Revista 3S - Ed. Especial 3S Solar Summit by Magazine 3S

#EdiçãoEspecial Dezembro, 2023 energia3s.com.br

ISSN 2675-6684

L A I C E P S E O Ã EDIÇ 2023

SOLAR SUMMIT Conectando energia solar à inovação

Entrevista Exclusiva

Dr. Fernando Santos 3S - Solar Sustainable Solutions

Solar Sustainable Solutions ISSN 2675-6684

EDIÇÃO 3S – Solar Sustainable Solutions EDITOR CHEFE Prof. Dr. Fernando Santos EDITOR ADJUNTO Guilherme de Souza CONSELHO CIENTÍFICO Aline Pan, Elton Rossini, Felipe Detzel Kipper, Lucilene Mouzinho, Rui Castro, Zelmute Marten DIAGRAMADOR Pablo Martins E-mail: pablogmartins@hotmail.com REVISORA DE PORTUGUÊS Fernanda Silva de Souza E-mail: fsrevisora@gmail.com COLABORADORES Rodrigo Ferreira do Nascimento, Felipe Detzel Kipper, Adriana da Silva e Fernando Santos, Ghunter Costa Jr. e Alex de Oliveira Freitas, Flávia Schwarz Franceschini Zinani e Charles Cabral dos Santos. PUBLICAÇÃO Trimestral CIRCULAÇÃO Edição especial - Dezembro/2023 VERSÃO Eletrônica – www.energia3s.com.br/revista

PARA SE CORRESPONDER E ANUNCIAR: 3S - Solar Sustainable Solutions Parque Tecnológico da Unisinos Av: Unisinos, 950 – Unitec 1 – Sala: 205D 93.020-190 – São Leopoldo/RS (Brasil) Phone/Whats: +55 51 9. 9916.0711 E-mail: revista3s@energia3s.com.br É PROIBIDA A REPRODUÇÃO TOTAL OU PARCIAL DE TEXTOS, FOTOS, ILUSTRAÇÕES E INFOGRÁFICOS SEM PRÉVIA AUTORIZAÇÃO.

ÍNDICE ENTREVISTA Fernando Santos

USINAS VIRTUAIS DE ENERGIA: VANTAGENS E VIABILIDADE DE APLICAÇÃO NO MERCADO BRASILEIRO

Rodrigo Ferreira do Nascimento

SUN 3S: A PLATAFORMA PARA CONECTAR O CLIENTE AO INTEGRADOR

Felipe Detzel Kipper, Adriana da Silva e Fernando Santos

SOLUÇÕES DE ARMAZENAMENTO E HIBRIDIZAÇÃO PARA O AGRONEGÓCIO

Ghunter Costa Jr. e Alex de Oliveira Freitas

FLUIDODINÂMICA COMPUTACIONAL E OTIMIZAÇÃO DE CONVERSORES DE ENERGIA DAS ONDAS DO MAR

Flávia Schwarz Franceschini Zinani

DESAFIOS E PERSPECTIVAS NA PRODUÇÃO DE ENERGIA NO BRASIL: ALÉM DA CAPACIDADE DE GERAÇÃO, A IMPORTÂNCIA DA INFRAESTRUTURA DE REDE E A DIVERSIFICAÇÃO DE FONTES Charles Cabral dos Santos

CARTA AO LEITOR

Prof. Dr. Fernando Santos CEO 3S e Editor Chefe da Revista 3S Prezado leitor, É com grande entusiasmo que nos dirigimos a você para apresentar mais uma Edição da Revista 3S. Dessa vez, com uma Edição Especial abordando o evento realizado pela 3S no último mês de novembro, o 3S Solar Summit. O 3S Solar Summit é o evento para o setor de energia solar da 3S, reunindo especialistas globais para discutir Inovação, Sustentabilidade, e Oportunidades de Fomento. A primeira edição do evento ocorreu nos dias 23 e 24 de novembro de 2023 e destacou soluções solares inovadoras, promovendo a importância da energia solar na transição energética e oferecendo oportunidades de networking entre diversos stakeholders. Com palestras, discussões e pitch decks, o 3S Solar Summit impulsionou a conscientização e ação para um futuro energético mais limpo e sustentável, além de contribuir com a maior integração entre academia e empresas. A qualidade das palestras, painéis e atividades práticas foi excepcional. O evento ocorreu em um ambiente propício para o compartilhamento de ideias inovadoras,

além da divulgação de diversas oportunidades de fomento à inovação. Cada palestrante trouxe insights valiosos, proporcionando uma perspectiva abrangente sobre os desafios e oportunidades que permeiam o universo da inovação. O 3S Solar Summit foi uma experiência incrível e enriquecedora que, sem dúvida, contribuiu significativamente para a integração da academia e corporações. A cada edição da Revista 3S, você tem acesso a uma ampla variedade de tópicos relacionados à energia solar e suas aplicações, desde avanços tecnológicos e tendências de mercado até histórias inspiradoras de pessoas e instituições que estão liderando a transição para um futuro movido a energia solar. Nossa equipe de colaboradores trabalha incansavelmente para trazer a você as informações mais relevantes e atualizadas sobre esse assunto. A Revista 3S também aborda questões importantes relacionadas à sustentabilidade, como conservação de recursos, eficiência energética, eletromobilidade, hidrogênio verde e muito mais. Acreditamos que é essencial considerar todos esses aspectos interconectados ao abordar a transição para um mundo mais sustentável e você terá a oportunidade de se familiarizar com as últimas inovações e tendências na área de energia solar, entender como a energia solar está impactando positivamente comunidades em todo o mundo e aprender como você pode desempenhar um papel ativo nessa transformação. O setor de energias renováveis é cada vez mais importante na matriz elétrica brasileira e neste período de transição energética a energia solar fotovoltaica é um pilar importante e que apresenta recordes de geração no período. No Brasil, somente em 2022, o mercado de energia solar alcançou mais de 25 GW de potência instalada, e hoje responde por aproximadamente 15% da matriz elétrica nacional. Atualmente, a fonte solar fotovoltaica, considerando Geração Distribuída (GD) e centralizada (GC), está atrás apenas da fonte hidrelétrica em potência instalada e já passa dos 35GW instalados. Nessa 2ª Edição Especial da Revista 3S trazemos artigos com variados temas, entre eles telhas solares, energia maremotriz e muito mais. O entrevistado dessa edição é o CEO da 3S – Solar Sustainable Solutions, Prof. Dr. Fernando Santos, que possui uma vasta experiência para compartilhar conosco a respeito dos novos projetos que estão sendo desenvolvidos e sua perspectivas sobre o 3S Solar Summit. Agradecemos por sua leitura e seu apoio contínuo. Juntos, podemos construir um futuro mais brilhante e sustentável para todos. Aguardamos você para a 2ª Edição do 3S Solar Summit, que ocorrerá no 1º Semestre de 2024. Boa leitura e um excelente ano novo!

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ENTREVISTA 1. Conte-nos sobre a sua trajetória proﬁssional e como acabou se inserindo no setor de energias renováveis e energia solar fotovoltaica, consequentemente. Tell us about your professional career and how you ended up entering the renewable energy and photovoltaic solar energy sector, consequently.

Dr. Fernando Santos CEO Nous Group Professor/Pesquisador na Universidade Estadual do Rio Grande do Sul | Colaborador da Universidade Nova de Lisboa | Orienta e coorienta estudantes de graduação e pós-graduação em diversas Universidades. Fernando Santos desenvolveu sua carreira voltada para Projetos de Inovação e Energias Renováveis. Teve oportunidade de aprovar milhões de reais em Projetos de Inovação Tecnológica, com recursos de subvenção econômica, tanto projetos próprios quanto para parceiros. É idealizador e sócio da 3S - Solar Sustainable Solutions e da BSS - Biorefinery Sustainable Solutions. Possui muita curiosidade intelectual o que leva a ser um eterno aprendiz. Tem formação multidisciplinar. Pós-doutorado em Bioenergia pela Universidade Nova de Lisboa; Pósdoutorado em Celulose e Papel, Doutorado em Bioquímica Agrícola e Mestrado em Fitotecnia pela Universidade Federal de Viçosa. É Engenheiro Agrônomo pela Universidade Estadual de Montes Claros. Nos últimos anos, publicou diversos livros e artigos no Brasil e exterior. Recebeu diversas premiações e homenagens, sendo a mais recente pela Brigada Militar do Rio Grande do Sul. Fernando Santos, faz parte da lista dos pesquisadores mais influentes do mundo, segundo a AD Scientific Index 2021, ranking que representa os cientistas mais influentes no mundo.

Dr. Fernando Santos: Há anos iniciei minha jornada acadêmica com uma formação em Engenharia Agronômica na Universidade Estadual de Montes Claros. Desde então, a curiosidade intelectual sempre foi minha guia, impulsionando-me a buscar conhecimento em diversas áreas. Passei por diversos desafios acadêmicos, culminando em um Mestrado em Fitotecnia, Doutorado em Bioquímica Agrícola, Pós-doutorado em Celulose e Papel, todos realizados na Universidade Federal de Viçosa. Na Universidade Nova de Lisboa, fortaleci minha base acadêmica/científica com um segundo Pósdoutorado em Bioenergia. Atualmente, ocupo a posição de professor/pesquisador na Universidade Estadual do Rio Grande do Sul, colaborando também com diversas outras instituições de ensino e centros de pesquisa. Ao longo de minha carreira, tive a oportunidade de publicar vários livros e artigos, tanto no Brasil quanto no exterior, e atuo como avaliador ad-hoc de periódicos científicos e agências de fomento à inovação. Paralelamente à minha atuação acadêmica, sempre estive envolvido com a iniciativa privada, especialmente no campo de energias renováveis e fomento à inovação. Após concluir o segundo Pós-doutorado em Bioenergia, decidi abrir mão da dedicação exclusiva à universidade, reduzindo significativamente as consultorias para me dedicar ao empreendedorismo no setor de energias renováveis e inovação. Dessa iniciativa, surgiu o NOUS GROUP, que abriga a 3S - Solar Sustainable Solutions e a BSS – Biorefinery Sustainable Solutions. Essas startups não apenas lideram projetos inovadores, mas também dão origem a outras iniciativas em nosso grupo. Atuamos de maneira robusta no setor de energias renováveis, com foco específico nos mercados de energia e agronegócio. Atualmente, contamos com sete startups em nosso grupo e dois registros de patentes – um relacionado à reciclagem de módulos fotovoltaicos e outro ao processamento do caldo de canade-açúcar. energia3s.com.br/revista

Years ago, I began my academic journey with a degree in Agricultural Engineering at the State University of Montes Claros. Since then, intellectual curiosity has always been my guide, driving me to seek knowledge in different areas. I went through several academic challenges, culminating in a Master's in Phytotechnics, Doctorate in Agricultural Biochemistry, Post-doctorate in Pulp and Paper, all carried out at the Federal University of Viçosa. At Universidade Nova de Lisboa, I strengthened my academic/scientific base with a second Post-doctorate in Bioenergy. I currently hold the position of professor/researcher at the State University of Rio Grande do Sul, also collaborating with several other educational institutions and research centers. Throughout my career, I have had the opportunity to publish several books and articles, both in Brazil and abroad, and I work as an ad-hoc evaluator of scientific journals and innovation development agencies. In parallel to my academic work, I have always been involved with the private sector, especially in the field of renewable energy and promoting innovation. After completing my second Post-Doctorate in Bioenergy, I decided to give up my exclusive dedication to the university, significantly reducing consultancies to dedicate myself to entrepreneurship in the renewable energy and innovation sector. From this initiative, NOUS GROUP emerged, which hosts 3S - Solar Sustainable Solutions and BSS – Biorefinery Sustainable Solutions. These startups not only lead innovative projects, but also give rise to other initiatives within our group. We operate robustly in the renewable energy sector, with a specific focus on the energy and agribusiness markets. We currently have seven startups in our group and two patent registrations – one related to the recycling of photovoltaic modules and the other to the processing of sugar cane juice.

2. Como foi o processo de criação da 3S – Solar Sustainable Solutions? What was the process of creating 3S – Solar Sustainable Solutions like?

Dr. Fernando Santos: Desde 2014, atuo como professor/pesquisador no curso de Engenharia de Energia, acompanhando de perto o setor solar. Ao longo dos anos, observei que, especialmente no Brasil, poucas empresas estavam diretamente envolvidas no desenvolvimento de projetos inovadores. Diante desse cenário, em 2021, decidi lançar a 3S – Solar Sustainable Solutions, uma startup dedicada exclusivamente ao desenvolvimento de projetos inovadores e à geração de valor por meio do equity. A 3S é uma verdadeira fábrica de startups com potencial global no setor de energia. Nosso modelo de negócios está fundamentado em três pilares: Inovação, Sustentabilidade e Equity. Em apenas 24 meses, já lançamos três startups, abordando temas como reciclagem de módulos fotovoltaicos, energia solar e agronegócio, e uma plataforma de assinatura que conecta empresas de energia solar a consumidores. Além disso, a 3S oferece consultorias e cursos voltados para o

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fomento à inovação. Contamos com uma das principais publicações do setor de energia no Brasil, a Revista 3S, e promovemos um dos principais eventos sobre inovação e energia, o 3S Solar Summit. Desde o início, a 3S implementou uma governança corporativa sólida, destacando-se pelo seu Conselho Consultivo composto por especialistas em inovação, energia solar e sustentabilidade. Since 2014, I have worked as a professor/researcher on the Energy Engineering course, closely following the solar sector. Over the years, I noticed that, especially in Brazil, few companies were directly involved in the development of innovative projects. Given this scenario, in 2021, I decided to launch 3S – Solar Sustainable Solutions, a startup dedicated exclusively to developing innovative projects and generating value through equity. 3S is a true startup factory with global potential in the energy sector. Our business model is based on three pillars: Innovation, Sustainability and Equity. In just 24 months, we have already launched three startups, covering topics such as photovoltaic module recycling, solar energy and agribusiness, and a subscription platform that connects solar energy companies to consumers. In addition, 3S oﬀers consultancy and courses aimed at promoting innovation. We have one of the main publications in the energy sector in Brazil, Revista 3S, and we promote one of the main events on innovation and energy, the 3S Solar Summit. Since the beginning, 3S has implemented solid corporate governance, standing out for its Advisory Board made up of experts in innovation, solar energy and sustainability.

3. Como surgiu a proposta de desenvolver um evento voltado para Inovação, Sustentabilidade e Oportunidade de Fomento à Inovação no setor de energia solar, o 3S Solar Summit? How did the proposal to develop an event focused on Innovation, Sustainability and Opportunity to Promote Innovation in the solar energy sector, the 3S Solar Summit, come about?

D r. F e r n a n d o S a n t o s : C o m o p r o f e ssor/pesquisador é natural que eu tenha um perﬁl analítico voltado para os negócios. Ao analisar os diversos eventos ocorridos no Brasil, percebi uma lacuna em termos de abordagem de temas relacionados ao desenvolvimento de tecnologias, pesquisa e desenvolvimento (P&D) e fomento à inovação. Diante dessa observação, trouxe à discussão a possibilidade de realizarmos um evento que contemplasse esses temas, os quais considero altamente relevantes, junto ao meu Conselho Consultivo. A proposta foi aprovada por unanimidade, e desde então, decidimos oferecer ao setor de energia solar um evento que reunisse

especialistas globais para discutir inovação, sustentabilidade e oportunidades de fomento à inovação no setor – o 3S Solar Summit. As a professor/researcher, it is natural that I have an analytical proﬁle focused on business. When analyzing the various events that took place in Brazil, I noticed a gap in terms of addressing topics related to the development of technologies, research and development (R&D) and fostering innovation. Given this observation, I brought up the possibility of holding an event that covered these topics, which I consider highly relevant, together with my Advisory Board. The proposal was unanimously approved, and since then, we decided to oﬀer the solar energy sector an event that would bring together global experts to discuss innovation, sustainability and opportunities to foster innovation in the sector – the 3S Solar Summit.

4. Quais os objetivos do 3S Solar Summit? What are the objectives of the 3S Solar Summit?

Dr. Fernando Santos: O 3S Solar Summit tem como propósito reunir especialistas globais para discutir inovação, sustentabilidade e oportunidades de fomento à inovação. O evento destaca soluções inovadoras no campo da energia solar, promovendo a relevância dessa fonte na transição energética e proporcionando oportunidades de networking entre diversos stakeholders. Através de palestras, debates e apresentações de pitch decks, o 3S Solar Summit visa impulsionar a conscientização e ações voltadas para um futuro energético mais limpo, sustentável e inovador.

Durante o 3S Solar Summit, especialistas renomados compartilham insights valiosos sobre as últimas tendências em inovação solar, enfatizando a importância crucial da sustentabilidade no cenário global na transição energética. O evento não apenas destaca conquistas notáveis no setor, mas também catalisa discussões essenciais para a aceleração do desenvolvimento sustentável, inspirando ações concretas em direção a um futuro mais verde. The 3S Solar Summit aims to bring together global experts to discuss innovation, sustainability and opportunities to foster innovation. The event highlights innovative solutions in the ﬁeld of solar energy, promoting the relevance of this source in the energy transition and providing networking opportunities between various stakeholders. Through

lectures, debates and pitch deck presentations, the 3S Solar Summit aims to drive awareness and actions aimed at a cleaner, more sustainable and innovative energy future. During the 3S Solar Summit, renowned experts share valuable insights into the latest trends in solar innovation, emphasizing the crucial importance of sustainability on the global stage in the energy transition. The event not only highlights notable achievements in the sector, but also catalyzes essential discussions for accelerating sustainable development, inspiring concrete actions towards a greener future.

5. Durante o evento, a 3S apresentou alguns dos projetos que vem sendo desenvolvidos. Você pode comentar a respeito desses projetos? During the event, 3S presented some of the projects being developed. Can you comment on these projects?

Dr. Fernando Santos: Durante o 3S Solar Summit, tive a oportunidade de apresentar três dos nossos projetos de inovação em destaque. O primeiro, Agrivoltaico, visa combinar a geração de energia com o aumento da produtividade das plantas. Em seguida, a Recysun concentra seus esforços na reciclagem de módulos fotovoltaicos, enquanto o SUN 3S representa uma plataforma de energia solar que conecta integradores e consumidores. É crucial destacar que todas as startups lançadas pela 3S seguem um rigoroso sistema de avaliação de maturidade tecnológica, conhecido como TRL (Technology Readiness Level). Originado pela NASA na década de 1970, esse método classifica o nível de maturidade das startups em uma escala de 1 a 9, com base em marcos alcançados. A adoção dessa abordagem aumenta as chances de sucesso no mercado. Cada uma dessas startups encontra-se em diferentes estágios de desenvolvimento, abrangendo desde a prova de conceito até a validação do protótipo em ambiente operacional e entrada no mercado. During the 3S Solar Summit, I had the opportunity to present three of our featured innovation projects. The first, Agrivoltaic, aims to combine energy generation with increased plant productivity. Next, Recysun focuses its efforts on photovoltaic module recycling, while SUN 3S represents a solar energy platform that connects integrators and consumers. It is crucial to highlight that all startups launched by 3S follow a rigorous technological maturity assessment system, known as TRL (Technology Readiness Level). Originated by NASA in the 1970s, this method ranks the maturity level of startups on a scale of 1 to 9, based on milestones achieved. Adopting this approach increases the chances of success in the market. Each of these startups is at different stages of development, ranging from proof of concept to validation of the prototype in an operational environment and entry into the market.

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6. Na sua visão, qual foi a importância do 3S Solar Summit para o setor de energia solar fotovoltaica? In your view, how important was the 3S Solar Summit for the photovoltaic solar energy sector?

Dr. Fernando Santos: O 3S Solar Summit despontou como um ponto crucial de convergência para profissionais e entusiastas do setor de energia solar e inovação, proporcionando um espaço essencial para a troca de conhecimento e o fomento de ideias transformadoras. Ao reunir participantes, parceiros e apoiadores engajados com a causa, o evento catalisou discussões fundamentais sobre os desafios e oportunidades na transição energética e inovação. A diversidade de perspectivas apresentadas pelos participantes enriqueceu as conversas, ressaltando a importância de uma abordagem colaborativa e multifacetada para enfrentar os desafios complexos relacionados à energia e fomento à inovação. Os patrocinadores e apoiadores desempenharam um papel vital, não apenas viabilizando o 3S Solar Summit, mas também demonstrando um compromisso sólido com a causa da energia, da inovação e da sustentabilidade. A presença desses parceiros estratégicos destacou a relevância e o impacto positivo do evento não apenas como um fórum de discussão, mas também como um catalisador para a implementação de soluções concretas no cenário energético global. Ao oferecer um espaço para o compartilhamento de feedback, sugestões e histórias inspiradoras, o 3S Solar Summit reforça seu compromisso com a evolução contínua do setor. As experiências compartilhadas e os aprendizados adquiridos durante o evento servirão como bússola para futuras iniciativas, impulsionando a inovação e solidificando o evento como um ponto de referência indispensável para todos que buscam um futuro mais sustentável e inovador no campo da energia solar. The 3S Solar Summit emerged as a crucial point of convergence for professionals and enthusiasts in the solar energy and innovation sector, providing an essential space for exchanging knowledge and fostering transformative ideas. By bringing together participants, partners and supporters engaged with the cause, the event catalyzed fundamental discussions about the challenges and opportunities in the energy transition and innovation. The diversity of perspectives presented by participants enriched the conversations, highlighting the importance of a collaborative and multifaceted approach to tackling complex challenges related to energy and fostering innovation. Sponsors and supporters played a vital role in not only making the 3S Solar Summit possible, but also demonstrating a solid commitment to the cause of energy, innovation energia3s.com.br/revista

and sustainability. The presence of these strategic partners highlighted the relevance and positive impact of the event not only as a forum for discussion, but also as a catalyst for implementing concrete solutions in the global energy scenario. By oﬀering a space to share feedback, suggestions and inspiring stories, the 3S Solar Summit reinforces its commitment to the continuous evolution of the sector. The experiences shared and lessons learned during the event will serve as a compass for future initiatives, driving innovation and solidifying the event as an indispensable point of reference for everyone seeking a more sustainable and innovative future in the ﬁeld of solar energy.

7. Qual a previsão para as próximas edições do 3S Solar Summit? What is the forecast for the next editions of the 3S Solar Summit?

Dr. Fernando Santos: Devido à extraordinária repercussão e ao sucesso do 3S Solar Summit, já estamos em fase de projeção para a próxima edição, prevista para o primeiro semestre de 2024, com possibilidade de realização nos estados de São Paulo ou Minas Gerais. A confirmação e divulgação do local exato do próximo 3S Solar Summit estão programadas para o mês de janeiro. Entendo que a trajetória ascendente do evento, impulsionada pelo engajamento e participação ativa dos profissionais e entusiastas do setor, consolida a relevância do 3S Solar Summit como um fórum essencial para discussões sobre inovação, sustentabilidade e energia solar. A escolha estratégica entre os estados de São Paulo e Minas Gerais reflete a busca por locais propícios à expansão do diálogo e ao fortalecimento da comunidade voltada para a construção de um futuro mais sustentável no campo da energia renovável. Due to the extraordinary repercussion and success of the 3S Solar Summit, we are already in the planning phase for the next edition, scheduled for the first half of 2024, with the possibility of being held in the states of São Paulo or Minas Gerais. Confirmation and disclosure of the exact location of the next 3S Solar Summit are scheduled for January. I understand that the upward trajectory of the event, driven by the engagement and active participation of professionals and enthusiasts in the sector, consolidates the relevance of the 3S Solar Summit as an essential forum for discussions about innovation, sustainability and solar energy. The strategic choice between the states of São Paulo and Minas Gerais reflects the search for locations conducive to expanding dialogue and strengthening the community aimed at building a more sustainable future in the field of renewable energy.

8. Quais as perspectivas para a 3S no próximo ano? What are the prospects for 3S next year?

Dr. Fernando Santos: À medida que refletimos sobre o impacto positivo do 3S Solar Summit, vislumbramos perspectivas empolgantes para a próxima edição deste evento. Acreditamos que, ao continuar fomentando diálogos colaborativos e oferecendo uma plataforma para a disseminação de conhecimentos inovadores, a próxima edição do 3S Solar Summit promete ser ainda mais enriquecedora e influente no cenário da energia solar e inovação. Antecipamos que as discussões se aprofundarão em temas emergentes e desafios prementes do setor, catalisando soluções criativas e estratégias eficazes para impulsionar a transição para fontes de energia sustentáveis. A diversidade de perspectivas e a participação engajada dos stakeholders certamente continuarão a ser pontos destacados, fortalecendo a construção de uma comunidade global comprometida com a promoção de avanços significativos no campo da energia solar. Além disso, contamos com o apoio contínuo de patrocinadores e apoiadores, cujo compromisso é essencial para a realização bem-sucedida do evento. Juntos, iremos explorar novas maneiras de ampliar o alcance e o impacto do 3S Solar Summit, consolidando-o como um marco essencial para aqueles que compartilham a visão de um futuro energético mais sustentável e inovador. Estamos ansiosos para mais uma edição repleta de aprendizados, colaborações inspiradoras e avanços significativos na vanguarda da energia solar e da inovação. As we reflect on the positive impact of the 3S Solar Summit, we envision exciting prospects for the next edition of this event. We believe that, by continuing to foster collaborative dialogues and offering a platform for the dissemination of innovative knowledge, the next edition of the 3S Solar Summit promises to be even more enriching and influential in the solar energy and innovation landscape. We anticipate discussions will delve into emerging themes and pressing industry challenges, catalyzing creative solutions and effective strategies to drive the transition to sustainable energy sources. The diversity of perspectives and the engaged participation of stakeholders will certainly continue to be highlighted points, strengthening the construction of a global community committed to promoting significant advances in the field of solar energy. Furthermore, we count on the continuous support of sponsors and supporters, whose commitment is essential for the successful holding of the event. Together, we will explore new ways to expand the reach and impact of the 3S Solar Summit, cementing it as an essential milestone for those who share the vision of a more sustainable and innovative energy future. We look forward to another edition full of learnings, inspiring collaborations and significant advances at the forefront of solar energy and innovation.

9. Qual a mensagem que você gostaria de deixar aos leitores?

Dr. Fernando Santos: Desde a decisão de empreender no setor de energias renováveis, meu foco sempre foi no desenvolvimento de projetos inovadores e na geração de valor por meio do equity. Em apenas 24 meses, alcançamos a marca de sete startups, e para 2024, a expectativa é atingir um total de 10 startups, todas voltadas para os setores de energia e agronegócio. Paralelamente, trabalhamos incansavelmente com meu Conselho Consultivo para acessar o mercado externo até 2025. Desta forma, estou bem feliz com os nossos resultados até aqui, e com grandes expectativas que 2024 seja um ano de mais plantio e também de muita colheita. Aproveito a oportunidade para desejar um feliz e próspero 2024 para todos os leitores da Revista 3S! Além disso, estamos concentrando esforços para transformar a Revista 3S em uma publicação bilíngue, dado que já contamos com acessos de mais de 60 países. Estamos ansiosos para disseminar as oportunidades de fomento à inovação e ressaltar a importância da transição energética por meio do 3S Solar Summit. Estou bem satisfeito com os resultados até o momento e tenho grandes expectativas de que 2024 será um ano de semeadura e, igualmente, de abundante colheita. Nesse contexto, aproveito a oportunidade para desejar um feliz e próspero 2024 a todos os leitores da Revista 3S e caso queiram conhecer sobre o nosso modelo de negócio, assim como as nossas startups, é só entrar em contato que terei o maior prazer em atendê-los! Since deciding to undertake a business in the renewable energy sector, my focus has always been on developing innovative projects and generating value through equity. In just 24 months, we reached the milestone of seven startups, and by 2024, the expectation is to reach a total of 10 startups, all focused on the energy and agribusiness sectors. At the same time, we work tirelessly with my Advisory Board to access the foreign market by 2025. This way, I am very happy with our results so far, and with great expectations that 2024 will be a year of more planting and also a year of harvesting. I take this opportunity to wish a happy and prosperous 2024 to all 3S Magazine readers! Furthermore, we are concentrating eﬀorts to transform 3S Magazine into a bilingual publication, given that we already have access from more than 60 countries. We are eager to disseminate opportunities to foster innovation and highlight the importance of the energy transition through the 3S Solar Summit. I am very satisﬁed with the results so far and I have high expectations that 2024 will be a year of sowing and, equally, of abundant harvest. In this context, I would like to take this opportunity to wish all 3S Magazine readers a happy and prosperous 2024 and if you would like to know more about our business model, as well as our startups, just get in touch and I will be happy to help you!

What message would you like to leave to readers?

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USINAS VIRTUAIS DE ENERGIA: VANTAGENS E VIABILIDADE DE APLICAÇÃO NO MERCADO BRASILEIRO Rodrigo Ferreira do Nascimento rodrigonascm4@gmail.com Noale Energia Engenheiro Senior na Noale Energia. Graduação em Engenharia de Controle e Automação (PUC-RS), Pós-Graduação em Engenharia de Segurança do Trabalho (PUC-RS), MBA em Gestão de Fontes Renováveis de Energia e Eﬁciência Energética (IPOG). Conselheiro da Câmara Especializada de Engenharia Elétrica do CREARS na Gestão de 2006-2008. Fundador da Nascimento Solar Sistemas

de energia, empresa com atuação em projetos e instalações de sistemas solares fotovoltaicos na cidade de Porto Alegre/RS. Sólida experiência em Gestão de Projetos em Energias Renováveis, Eﬁciência Energética e Melhoria Contínua, com mais de 14 anos de experiência, atuando nos segmentos de Energias Renováveis – Solar Fotovoltaica, Semicondutores, Higiene e Bem-estar.

Resumo Este artigo trata sobre as Usinas Virtuais de Energia, do inglês Virtual Power Plant -VPP, suas vantagens e viabilidade de implementação de novos modelos de negócios no Brasil, no contexto da transição energética que ocorre simultaneamente com o crescimento da geração distribuída no mercado brasileiro. O objetivo da pesquisa foi identiﬁcar a inserção das VPPs no mercado de energia do Brasil e seus benefícios tangíveis, contextualizando as VPPs dentro das mudanças climáticas e da transição energética global. Para atingir este objetivo, o estudo conceitua as VPPs dentro dos recursos energéticos distribuídos (REDs), apresenta o conceito de VPPs e sua aplicação em mercados internacionais, expõe aspectos regulatórios da estrutura do setor elétrico brasileiro e ressalta a criação da primeira VPP no

Brasil. Por fim, o artigo conclui acerca do panorama atual e perspectivas futuras. O trabalho utilizou a metodologia de pesquisa bibliográfica, selecionando estudos das principais bases de dados. O artigo concluiu que as VPPs, ao integrarem fontes de energia descentralizadas, oferecem uma gestão energética integrada, mais segura e eficiente. Aponta que o Brasil tem realizado avanços importantes no campo regulatótio com a abertura do mercado de energia e a criação de programas de resposta da demanda. Palavras-chave: Usina virtual de energia. Virtual power plant. Recursos Energéticos Distribuídos, Geração Distribuída, Mercado de Energia.

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Introdução A transição energética global tem sido marcada por crescentes investimentos em fontes renováveis de energia e tecnologias sustentáveis, tendo como objetivo principal diminuir as emissões dos Gases de Efeito Estufa (GEE) na atmosfera. Segundo a BloombergNEF (2022), em 2050, aproximadamente 65% da geração de eletricidade no mundo será fornecida a partir das fontes eólica e solar. Neste cenário desafiador, a Geração Distribuída – GD, vem se tornando uma alternativa eficaz em relação a grandes empreendimentos de geração de energia, possibilitando a descentralização do setor elétrico. Neste contexto, em virtude do imenso potencial dos recursos naturais, o Brasil tem a possibilidade de se tornar um dos líderes globais em produção de energias renováveis. No sentido de otimizar e integrar as diversas fontes renováveis distribuídas com a demanda das cargas, através de um controle inteligente, emergem como solução as Usinas Virtuais de Energia, do inglês, Virtual Power Plants, ou VPPs. As VPPs se caracterizam pela interconexão de múltiplas unidades de geração, armazenamento e consumo de energia através de plataformas digitais inteligentes, contribuindo com a flexibilidade, eficiência e segurança do sistema elétrico. O presente artigo objetiva responder quais são os benefícios e viabilidade da aplicação das VPPs no mercado brasileiro. Logo, esse estudo se justifica pela relevância da necessidade de compreender e aproveitar as novas tecnologias, alinhando o Brasil com as inovações energéticas globais. O objetivo geral foi identificar os benefícios da adoção das VPPs e a possibilidade de inserção no mercado energético brasileiro. Para atender este objetivo, o estudo utilizará a metodologia de pesquisa bibliográfica, sendo propostos os seguintes objetivos específicos: • Contextualizar o tema VPP, no panorama contemporâneo das mudanças climáticas mundiais e da transição energética; • Conceituar as VPPs dentro dos Recursos Energéticos Distribuídos (RED); • Apresentar as usinas virtuais no mercado de energia; • Apresentar a aplicação e benefícios das VPPs no cenário internacional, abordando aspectos regulatórios; • Expor aspectos regulatórios da estrutura do setor elétrico brasileiro, ligados ao tema das VPPs; • Concluir acerca do panorama atual e das perspectivas futuras sobre o tema.

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A pesquisa se mostra relevante, na medida em que busca contribuir no debate sobre a inserção da Geração Distribuída (GD) no Sistema Interligado Nacional (SIN), considerando a interação entre os diversos agentes do setor elétrico, tendo como principal fator a utilização das usinas virtuais de energia para modernizar e integrar o ambiente elétrico brasileiro. Nesta conjuntura, procura-se apresentar uma alternativa para o impacto das fontes intermitentes, de maneira a torná-las uma solução integrada e disruptiva, ainda mais eﬁciente no ecossistema elétrico contemporâneo.

Mudanças Climáticas A queima de combustíveis fósseis e emissões de CO na atmosfera para produzir energia vinha sendo mantida em patamares estáveis pela humanidade. No início do século XIX, com o advento da máquina a vapor, que culminou com a Primeira Revolução Industrial, houve uma mudança expressiva na emissão destes gases (CALDEIRA; SEKULA; SCHABIB, 2020, p. 78). Como consequência da escalada exponencial da emissão de gases de efeito estufa na atmosfera terrestre, houve um aumento signiﬁcativo da temperatura global, a partir do século 20 (Berkeley Earth, 2023). Figura 1 - Temperatura média global.

Fonte: Berkeley Earth (2023).

Dados da Berkeley Earth (2023), conﬁrmaram que em julho de 2023 foi o mês mais quente registrado na história recente do planeta, atingindo uma temperatura média de 17,2 graus Celsius (ºC). O aumento da temperatura do planeta terra tem impacto direto nas mudanças do clima, sendo as principais: elevação do nível do mar, com inundações costeiras; aumento na frequência e intensidade de tempestades, furacões e tufões; ondas de calor mais intensas e prolongadas; aumento da incidência de incêndios ﬂorestais (Nações Unidas, 2023). Com o objetivo primordial de combater as

mudanças climáticas e seus impactos, a 21ª Conferência das Nações Unidas sobre as Mudanças Climáticas (COP21), destaca-se por ter produzido o Acordo de Paris, tratado internacional, ﬁrmado em 2015, por 195 nações. Esse acordo propôs limitar o crescimento da temperatura média global em até 2ºC em relação aos patamares pré-industriais. Prevê ainda um esforço contínuo para restringir esse aumento a 1,5ºC, priorizando a diminuição das emissões de gases responsáveis pelo efeito estufa, a ﬁm de mitigar os riscos e consequências advindos das alterações climáticas (UNITED NATIONS, 2015).

Conforme projeção da BloombergNEF (2022), a produção global de eletricidade em 2050 deverá ser 46.000 Terawatt-hora, quase o dobro da quantidade de 2022. Portanto, neste cenário desaﬁador, está claro que o papel das energias renováveis será crucial para a transição energética, buscando atingir as metas estabelecidas no Acordo de Paris. Fica evidente a urgência da migração de combustíveis fósseis para energia limpa. Segundo BloombergNEF (2022) essa substituição é o fator que mais irá contribuir para a limitação das emissões globais, sendo responsável pela metade de todas as emissões reduzidas no período 2022-2050.

Transição Energética Para atingir os objetivos estabelecidos no Acordo de Paris, será necessária uma completa transformação no modo que a sociedade produz e consome energia. Neste sentido, será imperativo a implantação rápida e em grande escala de múltiplas tecnologias de energia limpa e descentralizadas, com uma descarbonização completa na geração de eletricidade, bem como uma eletriﬁcação profunda da maioria das utilizações ﬁnais de energia. Segundo prognóstico da BloombergNEF (2022), as energias renováveis irão dominar a geração de eletricidade até 2050, com a energia eólica (36%) e energia solar (29%), atendendo aproximadamente dois terços da demanda mundial. Figura 2 - Geração de eletricidade por tecnologia.

Recursos Energéticos Distribuídos (RED) Os recursos energéticos distribuídos (REDs) referem-se às gerações interligadas em redes de baixa ou média tensão, incluindo sistemas de geração fotovoltaica, microturbinas, baterias e similares (AKORE; HIZAN; POURESMAEIL, 2010, p. 2). Tais REDs são centrais para este estudo, uma vez que o propósito primordial é a sua integração com outros sistemas inteligentes. Segundo EPE (2018, p. 4), Recursos Energéticos Distribuídos (RED, ou Distributed Energy Resources – DER em inglês) são deﬁnidos como tecnologias de geração e/ou armazenamento de energia elétrica, normalmente junto a unidades consumidoras, atrás do medidor (behind-the-meter), localizados dentro dos limites da área de uma determinada concessionária de distribuição. Os recursos energéticos distribuídos englobam os seguintes elementos (GIZ, 2020, p. 5). (i) (ii) (iii) (iv) (v) (vi)

Fonte: BloombergNEF (2022).

No relatório elaborado pela IRENA (2023, p. 19), é citado que o percentual das energias renováveis na matriz energética mundial teria que aumentar de 16% no ano de 2020 para 77% até 2050, visando atingir o cenário 1,5ºC. Tratando-se somente da produção de energia elétrica mundial, este percentual teria que aumentar de 28% em 2020 para 68% em 2030, e 91% em 2050, aponta o mesmo relatório.

Geração Distribuída (GD); Armazenamento Distribuído; Resposta da Demanda; Micro-redes; Usinas Virtuais de Energia; Veículos Elétricos;

O incremento recente dos REDs no sistema elétrico sugere que a propagação destas tecnologias possui um significativo potencial disruptivo, que pode revolucionar os sistemas elétricos, atualmente dominados por recursos de grande porte e administrados de forma centralizada. Neste cenário, a mudança de um sistema centralizado para uma estrutura mais distribuída modificará os fluxos energéticos e ampliará substancialmente a complexidade dos sistemas elétricos, conforme demonstrado na figura 3. energia3s.com.br/revista

Figura 3 - Sistemas de geração elétrica: centralizado e distribuído. Sistema Centralizado

Sistema Distribuído

Geração

Eólica

Armazena mento

Solar

Hidro Indústria com autoprodução

Transmissão

Simplicidade, Fluxo unidirecional

Complexidade, Fluxo Bidirecional

Térmicas

Transmissão

Distribuição Indústria

Comércio Distribuição

Consumo Icon made by Freepik from www.ﬂaticon.com

Residência

Comércio com geração e bateria Carregamento de veículos elétricos

Residência com geração e bateria

Fonte: Adaptado EPE (2018).

Dentre o vasto universo dos recursos energéticos distribuídos, esta obra irá abordar as usinas virtuais de energia ou Virtual Power Plant (VPP).

despachar remotamente, de de forma automática, diversos recursos energéticos distribuídos. Kang (2017, p. 1) entende que a integração de recursos energéticos oriundos das fontes renováveis de energia a rede elétrica é algo desaﬁador devido a sua intermitência, o que pode ser solucionado através do emprego das VPPs que servem para agregar as capacidades destes recursos, além de prover meios de integração e gerenciamento de forma descentralizada. A ﬁgura 4 apresenta a interação entre uma VPP e a rede elétrica: Figura 4 - Usina Virtual de Energia.

Usinas Virtuais de Energia O conceito de VPP é pouco conhecido no Brasil, embora no plano global, países como a Alemanha, os Estados Unidos e a Austrália estejam na vanguarda no uso desta tecnologia e desenvolvimento do seu modelo de negócio. Permitir que os recursos energéticos distribuídos façam parte dos mercados, transformaria os consumidores em participantes ativos, com incentivos para atuar em benefício de todo o sistema, facilitando a integração destes produtores de energia renováveis no sistema. Neste contexto, o conceito de VPP foi introduzido como um agregador de diferentes recursos energéticos que opera como uma entidade única com o objetivo de otimizar o seu uso (MORALES et al., 2014, p. 254). De acordo com o estudo Innovation Landscape For a Renewable-Powered Future: Solutions to Integrate Variable Renewables VPP é basicamente um sistema que se baseia em software e numa rede inteligente para despachar e otimizar remota e automaticamente os recursos energéticos distribuídos. Ao orquestrarem a geração distribuída, como a energia solar fotovoltaica, os sistemas de armazenamento, as cargas controláveis e ﬂexíveis e outros recursos energéticos distribuídos, as VPP podem fornecer serviços ancilares de rampa rápida, substituindo as reservas baseadas em combustíveis fósseis (IRENA, 2019, p. 94).

Baringo e Rahimiyan (2020, p. 40) deﬁnem VPP como um conjunto de unidades geradoras, sistemas de armazenamento e demandas de carga que opera como uma planta integrada única com o objetivo de otimizar o uso dos recursos energéticos. Para Tejera (2019, p. 2), usinas virtuais de energia são sistemas que agregam software e redes elétricas inteligentes com o objetivo de otimizar e energia3s.com.br/revista

Fonte: MCE - Empowering Our Clean Energy Future (2023).

Uma usina virtual de energia é composta idealmente pelos seguintes elementos: (a) Geração Distribuída (GD), (b) Armazenamento de energia, (c) Tecnologia de comunicação e informação (d) Sistema de gerenciamento de energia (EMS) (ULLAH et al., 2019, p. 1). A seguir são abordados cada um dos componentes: (a) GD: unidades de geração de eletricidade localizados próximos às cargas dos clientes, de forma distribuída ao longo da rede elétrica. Geralmente são compostas por geradores fotovoltaicos, eólicos, hidrelétricas e biomassa. (b) Armazenamento de Energia: são de suma importância para o funcionamento de uma VPP, especialmente com relação aos sistemas fotovoltaicos e eólicos em virtude destas tecnologias dependerem de fatores climáticos e pela sua natureza intermitente. Sistemas de armazenamento proporcionam uma forma inteligente de gerenciar a energia, visto que armazena o excedente de energia e despacha quando o sistema mais necessita. Neste sentido, esta tecnologia possibilita um equilíbrio entre o fornecimento e a demanda de energia. Na maioria, os sistemas de armazenagem de

energia ou Energy Storage System (ESS), são compostos por sistema de baterias. (c) Tecnologia de comunicação e informação: são vitais para operação do Sistema de gerenciamento de energia ou Energy management system (EMS), pois gerenciam e controlam todos os outros elementos da VPP de forma bidirecional. Tem como função receber os dados dos recursos energéticos renováveis, do sistema de baterias, e do consumo das unidades consumidoras. Garantem a coordenação e o ﬂuxo estável de energia entre os componentes do VPP, sendo um sistema chave para o EMS, controle supervisório, aquisição de dados e para o controle digital. (d) Sistema de gerenciamento de energia (EMS): O EMS constitui o núcleo tecnológico do VPP e é fundamental para estabelecer um sistema robusto e sustentável de gestão de dados energéticos. Capaz de coletar, armazenar e analisar dados de diversos dispositivos de monitoramento remoto, o EMS determina as programações operacionais ótimas para produtores e consumidores de eletricidade. Dessa forma, uma VPP utiliza um EMS para coordenar, comunicar e controlar atividades internas e externas. Suas principais responsabilidades incluem previsão de produção dos recursos energéticos renováveis distribuídos e do controle de cargas, coordenação do ﬂuxo de energia entre os componentes da VPP, gestão de unidades de geração distribuída (GD), armazenamento e consumo. O principal propósito de uma VPP é proporcionar os seguintes benefícios para seus participantes (ULLAH et al, p. 1): (a) Comercialização de energia: oferecer novas formas e oportunidades de comercialização de energia, economicamente viáveis, para os proprietários de GD nos competitivos mercados de eletricidade no atacado. (b) Serviços de rede: fornecer serviços de suporte ao sistema para os operadores do sistema de transmissão e de distribuição. (c) Serviços de equilíbrio: prover o equilíbrio entre a produção e o consumo, utilizando múltiplos mercados simultaneamente, em tempo real. Isso resulta em benefícios econômicos, técnicos e ambientais para todos os parceiros participantes. (d) Otimização: otimizar a produção e o consumo dentro da própria VPP.

Usinas Virtuais no Mercado de Energia Em um conceito mais amplo, introduzindo as usinas virtuais no mercado de energia elétrica, as VPPs podem ser definidas como um conjunto de recursos energéticos distribuídos – que incluem unidades de geração, consumidores com carga flexível, e sistemas de armazenamento de energia – que são gerenciados conjuntamente por um operador ou agregador, localizados em diferentes pontos da rede de distribuição (GIZ, 2020, p. 13). Nesta definição, é introduzida a importante figura do operador ou agregador do sistema. Este agente pode oferecer os seguintes serviços à rede e aos demais participantes da usina virtual (GIZ, 2020, p. 14): 1. Controlar oferta e demanda de energia e de potência em resposta aos sinais de preço; 2. Comercializar a energia ou potência disponibilizada, usando para isso previsões do tempo, projeções de carga e dados em tempo real para ajustar as ofertas; 3. Prover capacidade ao operador do sistema durante períodos de pico. As VPPs podem ser classificadas em dois grupos: comerciais e técnicas. Elas diferem entre si pelo objetivo da sua aplicação. As VPPs comerciais têm fundamentalmente como foco de operação a sua participação no mercado de energia pela otimização da produção de energia e da demanda. Já as VPPs técnicas têm como objetivo melhorar a qualidade da energia fornecida pela rede, através da prestação serviços ancilares, como controle da frequência e de tensão da rede (NAVAL; YUSTA, 2021, p. 2). Podemos concluir que se trata de um sistema integrado e inteligente, que ajusta a produção de energia e a carga conforme flutuações da demanda e dos preços de mercado, podendo ainda melhorar a qualidade de energia da rede. O compartilhamento do fluxo de informação das VPPs, desde o fornecimento dos serviços de eletricidade até os consumidores, é realizado da seguinte forma (BARINGO; RAHIMIYAN, 2020, p. 620): 1. Existe um sistema de gerenciamento de energia, ou energy management system (EMS) que coleta informações técnicas e econômicas dos componentes da VPP. 2. Com base nestas informações o EMS decide o plano de operação e a estratégia do energia3s.com.br/revista

planejamento de expansão nos mercados de energia da VPP. 3. O EMS comunica os operadores de mercado a decisão da VPP. 4. Os operadores de mercado utilizam a informação transmitidas pela VPP e de outros mercados participantes para realizar o fechamento da operação. Então, o operador de mercado comunica o EMS sobre o resultado do fechamento do mercado. 5. O EMS utiliza o resultado do fechamento de mercado e informações de diferentes componentes da VPP para decidir o despacho das diferentes unidades naquele momento. A figura 5 exemplifica este fluxo de informações. Figura 5 - Fluxo de informação de uma VPP.

Fonte: Baringo; Rahimiyan (2020).

Importante salientar que o processo de tomada de decisão da VPP é realizado de forma dinâmica para proporcionar tanto um compartilhamento contínuo, com um processamento em tempo real das informações de seus componentes (BARINGO; RAHIMIYAN, 2020, p. 631). A geração, transmissão e distribuição, finalizando com o fornecimento de energia elétrica, geralmente giram em torno do mercado de eletricidade. Em grande parte do mundo os mercados de eletricidade incluem diferentes níveis e formatos, sendo os principais: day-ahead (DA), the real-time (RT) e mercados futuros (BARINGO; RAHIMIYAN, 2020, p. 582). Day-ahead market: Trata-se de um segmento financeiro em que todas as propostas de compra e venda são estabelecidas no dia que antecede as transações. Este mercado detém relevância para as VPPs, uma vez que tarifas elevadas estimulam a comercialização do excedente de geração (AGUIAR, 2022, p. 26). Real-time market ou mercado em tempo real: É o mercado onde se realizam os últimos ajustes entre a produção e o consumo. Geralmente o tempo para fechamento típico fica entre 5 a 30 minutos antes do despacho da energia (NAVAL; YUSTA, 2021, p. 7). energia3s.com.br/revista

Futures market ou Mercado Futuro: Este tipo de mercado consiste em contratos de compra e venda de energia, por um determinado período com um preço fixo. Em outras palavras, permite a comercialização de um volume de energia por um determinado tempo, podendo ser semanas ou até anos (NAVAL; YUSTA, 2021, p. 6). Conforme Naval e Yusta (2021) e Aguiar (2022, p. 27), além dos mercados citados, existem ainda os seguintes: Intra-day market ou Mercado dentro do dia: são concebidos para ajustar a energia transacionada no day-ahead market com maior precisão, uma vez que existe mais informação; o volume comercializado é menor, em relação ao day-ahead market. Este tipo de mercado vem ganhando maior relevância na medida em que há um aumento das energias renováveis no sistema, as quais apresentam uma certa imprevisibilidade pela sua natureza intermitente, o que torna necessário uma correção das ofertas e um ajuste no desequilíbrio provocado entre a produção prevista e a real. Bilateral contracts (PPAs) ou Contratos Bilaterais: Consiste em um contrato de venda de eletricidade, diretamente entre o gerador e o comprador da energia. Destaca-se que nesta modalidade são firmados contratos de longo prazo, garantindo previsibilidade e estabilidade dos preços. Isso favorece não só o crescimento da capacidade de geração de energia elétrica, devido a condições de financiamento mais favoráveis, como também a rentabilidade das VPPs. Ancillary services market ou Mercado de serviços ancilares: O principal objetivo deste mercado é garantir a segurança e confiabilidade da geração e transmissão de eletricidade. Este mercado tem permitido um controle que assegure a qualidade no fornecimento, sendo o principal serviço oferecido o de controle de frequência. Esse modelo de VPP também incluem sistemas de armazenamento, essenciais para enfrentar instabilidades na rede devido a variações nas fontes renováveis. Reserve market ou Mercado de Reserva: O mercado de reserva é um mecanismo que permite reservas adicionais de geração para garantir a cobertura da demanda e a segurança do fornecimento de eletricidade. Geralmente, os geradores que apresentam ofertas são remunerados a um preço marginal. Esse mecanismo torna-se cada vez mais necessário devido à frequência de situações em que se identificam margens reduzidas de reservas de energia no sistema elétrico, principalmente devido ao crescimento de energia renovável não despachável. A figura 6 mostra os tipos de mercado na linha do tempo para despacho da energia.

Figura 6 - Tipos de mercado na linha do tempo.

Fonte: Virtual power plant models and electricity markets - A review (2021).

Ropuszynska-Surma e Werglaz (2019, p. 5) diferenciam usinas virtuais com base em dois modelos de negócios distintos: • Modelo europeu: tem como prioridade a gestão da oferta, composta principalmente por pequenas unidades de geração distribuída renovável. A coordenação da usina gera um sistema energético uniﬁcado em escala local, podendo ser complementado com energia do mercado atacadista e pela administração do consumo de energia de clientes comerciais. • Modelo americano: sua ênfase está na resposta adaptável à demanda em tempo real. Os serviços chave oferecidos envolvem garantir a conﬁabilidade da rede e da energia, bem como a regular a capacidade de pico. Técnicas de criticalpeak pricing são empregadas neste modelo.

Experiência Internacional As Usinas Virtuais de Energia se destacam de forma disruptiva no panorama energético, servindo de catalisador para a inovação em múltiplas dimensões do setor. Esta inovação não está concentrada somente na parte técnica, mas também na esfera dos modelos de negócio e sua base regulatória. Esta seção explora as experiências internacionais da implementação das VPPs, abordando seus principais aspectos.

Alemanha A Alemanha iniciou sua transição energética em 2000, através da promulgação da Lei das Fontes de Energia Renovável (Erneuerbare Energien Gesetz - EEG), tendo como foco o desenvolvimento de novas tecnologias para o setor. O modelo tarifário implementado foi o de Feed-in-Tariﬀs (FiT), o qual remunera o gerador pela energia injetada na rede. Esta legislação estabeleceu um acordo de longo prazo (20-30 anos) para a compra de energia com preços ﬁxos para diferentes tecnologias de geração

renovável. Esse acordo assegura a injeção de geração renovável independentemente das condições da rede e do mercado (prioridade de despacho), garantindo compensação em caso de reduções necessárias. Os Operadores do Sistema de Transmissão (TSOs) são partes integrantes dos contratos e têm a responsabilidade legal de recuperar os custos incorridos devido à venda de energia renovável ao mercado, através da cobrança de uma tarifa aos consumidores para cobrir a diferença entre preços normais de mercado e os do esquema feedin. A legislação ainda assegura a isenção de qualquer tipo de cobrança para produção de consumo próprio, bem como estabelece a obrigação dos Operadores de Rede de Distribuição (DSO) conectarem rapidamente as usinas renováveis e, caso necessário, realizem as obras no sistema para a interconexão dos novos geradores (BURTRAW et al., 2019, p. 24). Evoluindo na agenda dos recursos renováveis, em 2010 foi introduzido o Marco Legal da Transição Energética (Energiewende), com o incentivo ao incremento de fontes de energia renovável, redução de emissões de carbono, bem como uma diminuição gradativa da dependência de usinas nucleares (GIZ, 2020, p. 23). O ano de 2012 marcou um ponto de inflexão no cenário comercial das VPPs na Alemanha, pois foi quando as regulamentações de apoio à energia renovável mudaram de um modelo de tarifa fixa para um modelo de prêmio de mercado. Neste cenário, impôs-se que os proprietários de instalações de energia renovável comercializassem sua produção no mercado atacadista. Estes proprietários foram incentivados financeiramente a adaptar suas instalações para permitir o controle remoto em resposta a variações do mercado, medida que foi institucionalizada em 2014. No contexto deste novo panorama regulatório, a tecnologia VPP emergiu como uma solução excelente para os agregadores e traders energéticos, facilitando a integração de ativos de energia no mercado. A implementação de VPPs permitiu uma conexão direta com os ativos energéticos para a coleta de dados em tempo real, resultando em projeções energéticas mais precisas e refinadas. A possibilidade de controle remoto das instalações através dos VPPs proporcionou uma flexibilidade sem precedentes, permitindo ajustes conforme as flutuações de mercado, incluindo a desativação de instalações em cenários de precificação negativa. A implementação de critérios de mérito nas plantas em VPPs possibilita uma seleção automatizada das plantas mais econômicas no portfólio para atender aos requisitos de volume energético (FOCKEN, 2018, p. 1). energia3s.com.br/revista

Berlet et al. (2017, p. 49) acrescenta ainda que a EEG estabelece que para os agregadores atuarem no setor elétrico alemão, faz-se necessária a celebração de contratos bilaterais com diversos participantes do mercado, sendo eles: (i) consumidores; (ii) TSO; (iii) o DSO; (iv) Grupo de Responsabilidade de Balanço (Balancing Responsible Party – BRP); e (v) empresa fornecedora de energia.

Austrália Meridional fortalece essa estrutura de negócios ao conceder estímulos e auxílios ﬁnanceiros, como parte do programa Home Battery Scheme74, para residentes interessados em adotar sistemas de armazenamento (AGL, 2023). A ﬁgura 7 esquematiza a estrutura de negócios fundamentada na Usina Virtual da AGL. Figura 7 - Modelo de Negócios da Usina Virtual da AGL.

Austrália Na Austrália, o agente responsável pela operação dos sistemas de transmissão e dos mercados de venda de energia é o Australian Energy Market Operator (AEMO). A AEMO, em colaboração com instituições australianas, conduziu a "AEMO’S Virtual Power Plant (VPP) Demonstration" para entender a integração dos Recursos Energéticos Distribuídos no Mercado Nacional de Eletricidade (NEM). Em setembro de 2021, a AEMO divulgou um relatório que incluiu conclusões de oito VPPs com capacidade total de 31 MW, envolvendo principalmente baterias e cerca de 7.150 consumidores (AEMO, 2021, p. 4). A pesquisa da AEMO destacou quatro áreas chave das VPPs, incluindo a participação nos mercados, visibilidade operacional, melhor experiência do consumidor e defesa contra ameaças cibernéticas. Concluiu-se que as VPPs com baterias são eﬁcientes em fornecer serviços ancilares controle de frequência, de respostas a sinais de preços da energia e da interação com as redes de distribuição. Mas é preciso atenção para questões de subentrega de energia devido a alterações inesperadas no software. A empresa AGL lançou um projeto piloto de VPPs, realizado no Estado da Austrália Meridional, onde usuários residenciais contemplados pelo programa, recebem descontos em suas faturas de energia cobradas pela AGL, por armazenarem energia nas baterias, e despacharem em momentos críticos da rede. Adicionalmente, segundo a AGL (2023), os dispositivos de armazenamento residenciais podem ser gerenciados e ativados pela companhia até 30 vezes anualmente. Componentes e baterias para estes sistemas estão disponíveis através de fabricantes renomados, como Tesla, LG e SolarEdge. Em termos ﬁnanceiros, RopuszynskaSurma e Weglarz (2019, p. 5), descrevem que a AGL obtém remuneração através dos serviços ancilares fornecidos ao operador da rede. A AGL (2023) ainda destaca que a usina virtual tem habilidade para comercializar energia no mercado atacadista, proporcionando receitas adicionais. Complementarmente, o governo do Estado da

energia3s.com.br/revista

Fonte: GIZ (2020).

Estados Unidos Nos Estados Unidos, a Província mais avançada em geração distribuída e no modelo de VPPs é a Califórnia. Em julho de 2023, a Comissão de Energia da Califórnia, California Energy Commission (CEC), aprovou um programa estatal para adoção de VPPs. O programa utilizará milhares de baterias distribuídas, carregadas por energia solar, e baterias alimentadas pela rede (standalone batteries), situadas em residências e empresas em todo o estado, visando atender às crescentes necessidades de eletricidade, especialmente em noites quentes de verão. Esse modelo integrará agora uma inovação no programa de Apoio à Rede pelo Lado da Demanda (Demand Side Grid Support) da CEC. O programa propõe o despacho remota de energia proveniente das baterias dos clientes, durante picos de demanda elétrica, quando a rede está mais sobrecarregada e os preços da energia elevados (MISBRENER, 2023). Cerca de 100.000 baterias carregadas por energia solar estão instaladas pelo estado, em residências e estabelecimentos comerciais, com uma capacidade combinada de aproximadamente 1 GW, equivalente a um reator nuclear. Estas baterias, têm uma capacidade de resposta imediata (MISBRENER, 2023).

Contexto Regulatório Brasileiro De forma gradual, o Brasil vem avançando nas legislações pertinentes à inserção da geração distribuída (GD) no Sistema Interligado Nacional (SIN), bem como na abertura do mercado, através do Ambiente de Contratação Livre (ACL).

A história da Geração Distribuída no Brasil teve início em 17 de abril de 2012, com a publicação da Resolução Normativa (REN) 482/2012, pela Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL). A resolução estabeleceu que os consumidores de energia poderiam gerar sua própria eletricidade, por meio do Sistema de Compensação de Energia Elétrica (SCEE) chamado de net-metering, no qual cada kWh exportado para a rede gera um crédito de um kWh, tendo a mesma valoração financeira. A medição seria feita por medidores bidirecionais, que iriam agregar a função de leitura no sentido carga para rede. Nesta resolução, ficou determinada que haveria duas modalidades, conforme os limites de potência instalados, sendo a Microgeração Distribuída até 100 kW e a Minigeração Distribuída acima de 100 kW até 1MW (ANEEL, 2012). Em novembro de 2015, a ANEEL publicou a REN 687/2015, revisando a REN 482/2012 introduzindo melhorias tais como novos limites de potência (minigeração de 1 MW para 5 MW ou 3 MW para fontes hídricas, Microgeração de 100 kW para 75 kW), prazo de resposta da distribuidora, padronização de solicitação de acesso, ampliação da validade dos créditos de 36 para 60 meses, bem como introduzindo a modalidade de geração Compartilhada e Empreendimentos de Múltiplas Unidades Consumidoras (EMUC) (ANEEL, 2015). Em janeiro de 2022, foi instituída a Lei 14.300/2022, que estabelece o Marco Legal da Micro e Minigeração distribuída no Brasil (BRASIL, 2022a). O Marco Legal representa um arcabouço legal e regulatório mais robusto, trazendo segurança jurídica, estabilidade e previsibilidade ao mercado (GREENER, 2023, p. 23). A Lei introduz alterações profundas em múltiplas áreas, tais como: na determinação do valor dos créditos, onde havia uma compensação total de todas as componentes tarifárias, agora algumas componentes deixarão de ser compensadas gradualmente e de maneira progressiva. Ressalta-se a possibilidade de comercializar os excedentes energéticos às distribuidoras através de uma chamada pública que ainda deve ser regulamentado pela ANEEL. A partir do Marco Legal fica estabelecido que haverá cobrança gradual do Fio B — que compõem a Tarifa de Uso de Distribuição (TUSD) e remunera as distribuidoras de energia elétrica — na compensação de créditos, para micro e minigeradores que tiverem sua solicitação de acesso ou orçamento de conexão aprovado a partir do dia 07/01/2023. O desenvolvimento do arcabouço regulatório ao longo do tempo teve impacto direto no crescimen-

to exponencial do mercado de geração distribuída no Brasil. No gráﬁco abaixo é mostrado o crescimento da geração distribuída no Brasil nos últimos anos. Figura 8 - Crescimento da GD no Brasil. Capacidade Instalada Acumulada

15.000

Potência [MW]

Geração Distribuída

10.000

5.000

0 2014

2016

2018

2020

2022

Fonte: EPE - Painel de Dados de Micro e Minigeração Distribuída.

Em 2022, a micro e minigeração distribuída atingiram 18.423 GWh com uma potência instalada de 17.325 MW, com destaque para a fonte solar fotovoltaica, com 17.378 GWh e 17.006 MW de geração e potência instalada, respectivamente (EPE, 2023, p. 16).

Abertura do Mercado de Energia Elétrica no Brasil Várias proposições surgiram para abrir o mercado de energia no Brasil ao longo dos anos. O Mercado Livre de Energia ou Ambiente de Contratação Livre (ACL) foi criado em 1995, através da Lei nº 9.074/1995, dispondo que somente consumidores de Alta Tensão com alimentação maior ou igual a 69kV e com demanda contratada maior ou igual a 10.000 kW podiam escolher seu fornecedor de energia (BRASIL, 1995). Neste início de abertura de mercado, notava-se uma alta restrição. Após quatro anos, uma legislação especíﬁca reduziu os limites de acesso para os consumidores de Alta Tensão para 3.000 kW de demanda contratada. Em 2019, o Ministério de Minas e Energia estabeleceu um Grupo de Trabalho (GT) que, com outras entidades, diagnosticou o setor em 14 temas, como formação de preço, abertura de mercado e inserção de novas tecnologias, estabelecendo um plano de ação para modernização. O Ministério de Minas e Energia, através da Portaria 465/2019, avançou na direção de ampliar o mercado ao reduzir as restrições, diminuindo gradativamente o patamar mínimo de carga para que consumidores pudessem ter maior liberdade. Esse energia3s.com.br/revista

limite caiu para 1.000 kW em janeiro de 2022, e para 500 kW em janeiro de 2023 (BRASIL, 2019). No sentido de flexibilizar as exigências para entrada nesse mercado, uma evolução significativa foi a introdução da modalidade de comercialização varejista, facilitando a adesão de empresas menores no mercado livre. Este avanço foi consolidado com a Lei nº 14.120/2021, que trouxe mais segurança para agentes de comercialização ao abordar questões de inadimplência (BRASIL, 2021a). Nesta mesma esteira, em setembro de 2022, o Ministério de Minas e Energia publicou a Portaria 50/2022, que permite aos consumidores do mercado de alta tensão comprar energia elétrica de qualquer gerador (BRASIL, 2022b). A liberalização representa um avanço em relação ao limite de 500kW estabelecido até aquele momento, ao permitir que qualquer consumidor do Grupo A, independentemente da sua demanda contratada possa escolher seu fornecedor, a partir de janeiro de 2024. Ainda em 2022, o Ministério de Minas e Energia publicou a consulta pública 137/2022, que tratou de um cronograma de abertura para consumidores de baixa tensão B, sendo: consumidores do grupo B não residencial e não rural, a liberdade de escolher seus fornecedores de energia, a partir de janeiro de 2026, e aos consumidores do grupo B, residencial e rural, a mesma condição, a partir de janeiro de 2028. O resultado foi que 94% dos agentes foram favoráveis à proposta (BRASIL, 2022c) O PL 414/2021 (ou "PL da Portabilidade da Conta de Luz") é outra iniciativa de extrema relevância para abertura do mercado (BRASIL, 2021b). Este projeto de lei, trata sobre o aprimoramento do modelo regulatório e comercial do setor elétrico. O projeto prevê a abertura total do mercado, estabelecendo que todos os consumidores poderão escolher livremente seu fornecedor, após 42 meses da publicação da lei, além da obrigatoriedade da representação por comercializador varejista para consumidores com demanda inferior a 500 kW. Em resumo, o setor elétrico brasileiro tem passado por uma transformação contínua, buscando equilibrar a expansão, a concorrência, e sustentabilidade, com diversas medidas sendo debatidas e implementadas para beneficiar tanto consumidores quanto fornecedores.

Resposta da Demanda A Resposta da Demanda (RD) é um mecanismo que permite aos grandes consumidores do mercado livre de energia, reduzir ou deslocar voluntariamente sua demanda por eletricidade. Essa abordagem foi consolidada em outubro de 2022 pela energia3s.com.br/revista

Resolução Normativa 1.040/22, tornando-se um programa estrutural que integra permanentemente as ferramentas do Operador Nacional do Sistema Elétrico (ONS) para a gestão dos recursos e operação do Sistema Interligado Nacional (SIN) (CCEE, 2023). A REN 1.040/22 define Resposta de Demanda como: Resposta da Demanda - redução do consumo de consumidores previamente habilitados, como recurso adicional para atendimento ao Sistema Interligado Nacional - SIN, desde que aceita pelo Operador Nacional do Sistema Elétrico - ONS, de modo a se obter resultados mais vantajosos tanto para a confiabilidade do sistema elétrico como para a modicidade tarifária dos consumidores finais. (ANEEL, 2022, p.1).

São elegíveis para essa proposta, desde que em dia com a Câmara de Comercialização de Energia Elétrica (CCEE), os consumidores livres e parcialmente livres, aqueles com contratos baseados no art. 5º da Lei 13.182/15, consumidores associados a agentes varejistas e agregadores.

Experiência Nacional com Usinas Virtuais de Energia O Brasil possui uma iniciativa de pesquisa e inovação (P&D) da primeira Usina Virtual de Energia em território nacional, liderada pela AES Brasil, por meio do programa P&D da ANEEL. A ação visa potencializar novas oportunidades de comercialização de energia no mercado brasileiro. O projeto iniciou em 2017, quando a AES desenvolveu um software para gestão e agregação de portfólios, que gerencia, de maneira remota e automática, diversas unidades consumidoras, garantindo a otimização dos recursos energéticos e contratos, de acordo com o perﬁl e necessidades do cliente. A solução otimiza o portfólio agregado como um todo, mitigando riscos e reduzindo custos para consumidores, produtores e prossumidores (consumidor com produção local de eletricidade). A experiência obtida na etapa inicial do projeto revelou a preferência dos consumidores de varejo por alternativas simples, semelhantes às disponibilizadas por distribuidoras de energia, e ao mesmo tempo, econômicas como as ofertadas no mercado livre (AES, 2022). O projeto se encontra atualmente na segunda fase, tendo os seguintes objetivos: Clientes C&I são capazes de vender sua energia excedente livremente em uma plataforma segura e desburocratizada que monitora em tempo real seus ativos e o preço da energia no mercado, gerando

automaticamente eventos de resposta a demanda ou ativação da geração local quanto ﬁnanceiramente atrativo. Esse novo mercado, além de representar uma nova fonte de receita para os clientes C&I e reduzir o payback de seus investimentos em geração, oferta também novos serviços (serviços ancilares) às distribuidoras e operador do sistema, postergando seus investimentos e aumentando a conﬁabilidade da rede (AES, 2022, p. 7).

Conclusão Este artigo objetivou analisar o tema das usinas virtuais de energia e sua extrema relevância no panorama de modernização do setor elétrico – distribuído, digitalizado e descarbonizado – sendo sustentáculo dos recursos energéticos distribuídos na transição energética. O trabalho teve como finalidade identificar os benefícios da adoção das VPPs e as possibilidades de sua inserção no mercado energético brasileiro, aproveitando as novas tecnologias, alinhando o Brasil com as inovações energéticas globais. O estudo mostrou que as usinas virtuais de energia possuem diversos benefícios tanto para o sistema elétrico, como para a eficiência econômica dos agentes envolvidos, sendo os principais: maior segurança do sistema elétrico, melhor qualidade de energia e de aproveitamento dos recursos energéticos, melhora da implementação dos REDs, redução na emissão dos GEE e do aquecimento global, criação de novas oportunidades de negócios, possibilitando uma maior inserção e protagonismo de pequenos produtores no mercado de energia. Com intuito de demonstrar a implementação das VPPs, dos modelos regulatórios e de negócio no âmbito internacional, o trabalho abordou as principais experiências citando a Alemanha, a Austrália e os Estados Unidos. No contexto regulatório brasileiro e no sentido de proporcionar a penetração das VPPs no Brasil, o artigo apresenta que existem medidas concretas em desenvolvimento e algumas já aplicadas. A modernização e abertura do mercado de energia é elemento vital neste processo. A possibilidade de que todos os consumidores possam escolher o seu fornecedor de energia a partir de 2028, vai nesta direção. Da mesma forma, a criação do mecanismo de Resposta da Demanda, bem como da figura do comercializador varejista e agregador, contribui para um ambiente regulatório favorável à introdução das VPPs. Entretanto, existem aspectos que precisam ser aprimorados, tais como as diretrizes relacionadas aos veículos elétricos, sistemas de armazenamento e os desafios técnicos introduzidos pela geração distribuída na rede elétrica, bem como a reorientação das distribuidoras em face da liberalização do

mercado. A pequena utilização de sistemas de armazenamento, através de baterias, na geração distribuída, em virtude do seu alto custo, ainda é uma barreira a ser vencida. A inserção de equipamentos de alta tecnologia no mercado, como inversores com controle remoto de tensão e frequência, e medidores inteligentes também se mostram um desaﬁo. Estes temas criam oportunidades de estudo para serem explorados em novas pesquisas. Em suma, após esta análise, pode-se assegurar que o ambiente regulatório brasileiro tem demonstrado evolução, facilitando avanços evidenciados pela abertura progressiva do mercado energético, a introdução de programas inovadores, o estabelecimento de mercados especializados, conﬁgurando um cenário favorável para o desenvolvimento contínuo para a inserção das plantas virtuais de energia no Brasil. A perspectiva futura é de um avanço mais acelerado no arcabouço regulatório, no modelo de negócio e nas novas tecnologias, que permitirão um terreno fértil para implementação das usinas virtuais de energia no Brasil.

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energia3s.com.br/revista

Normativa 1.040, de 30 de agosto de 2022 - Altera a Resolução Normativa nº 1.030, de 26 de julho de 2022 que estabelece, dentre outros, os critérios e as condições do programa da Resposta da Demanda. BARINGO, Luis; RAHIMIYAN, Morteza. Virtual Power Plants and Electricity Markets: Decision Making Under Uncertainty. 2020. Disponível em: <10.1007/978-3-030-47602-1>. Acesso em: 24 de ago. de 2023. BERKELEY EARTH. Global temperature report for 022 temperature report for 2022. Disponível em: <https://berkeleyearth.org/global-temperature-report-for-2022/>. Acesso em: 24 de ago. de 2023. BERLET, Roland; VON JAGWITZ, Alexander; JANDER, David. GOFLEX D10.2: Demand Side Management, Opportunities and Restrictions in the European Market; WP10. 2017. Disponível em: <https://www.goflex-project.eu/Deliverables.html>. Acessado em: 04 de set. de 2023. BLOOMBERG NEF. New Energy Outlook 2022. Disponível em: <https://bnef.turtl.co/story/neo-2022/page/1?teaser=yes>. Acesso em 28 de ago. de 2023. BRASIL. Lei nº 14.300, de 6 de janeiro de 2022. Institui o marco legal da microgeração e minigeração distribuída, o Sistema de Compensação de Energia Elétrica (SCEE) e o Programa de Energia Renovável Social (PERS). 2022a. BRASIL. Ministério de Minas e Energia, Portaria Normativa Nº 50/GM/MME, de 27 de setembro de 2022. Diário Oficial da União. Brasília. 28 de setembro de 2022. 2022b. BRASIL. Ministério de Minas e Energia. Portaria 465/2019, de 12 de dezembro de 2019. Diário Oficial da União. Brasília. 16 de dezembro de 2019. BRASIL. Senado Federal; Projeto de Lei 414/2021, de 10 de fevereiro de 2021. 2021b. BRASIL. Presidência da República; Lei nº 9.074/1995, de 7 de julho de 1995. Estabelece Normas para Outorga e prorrogações das concessões e permissões de Serviços Públicos e dá Outras Providências. Diário Oficial da União. BRASIL. Presidência da República. Lei nº 14.120/2021, de 1 março de 2021. 2021a. BRASIL. Ministério de Minas e Energia, Consulta Pública 137/2022. 2022c.

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SUN 3S: A PLATAFORMA PARA CONECTAR O CLIENTE AO INTEGRADOR Felipe Detzel Kipper¹, Adriana da Silva² e Fernando Santos³. revista3s@energia3s.com.br 3S – Solar Sustainable Solutions ¹Doutorando em Ciência e Tecnologia dos Materiais pelo PPGE3M, da UFRGS. Mestre em Ciência e Tecnologia dos Materiais pelo PPGE3M, da UFRGS (2021). Graduação em Engenharia em Energia pela Universidade Estadual do Rio Grande do Sul (2018). Tem experiência na área de Engenharia de Energia, com ênfase em energia solar, atuando principalmente em energia solar fotovoltaica. Também possui experiência na área de regulação do setor de distribuição de energia e desenvolvimento de projetos de engenharia elétrica. ²Formação técnica em contabilidade na escola técnica FACCENTRO. Atualmente, é graduanda no curso Processos Gerenciais na Universidade do Vale do Rio dos Sinos (UNISINOS), além de exercer o cargo de Gestora de produção na 3S Solar Sustainable Solutions. ³Professor/Pesquisador na Universidade Estadual do Rio Grande do Sul | Colaborador da Universidade Nova de Lisboa | Orienta e coorienta estudantes de graduação e pós-graduação em diversas

Universidades. Fernando Santos desenvolveu sua carreira voltada para Projetos de Inovação e Energias Renováveis. Teve oportunidade de aprovar milhões de reais em Projetos de Inovação Tecnológica, com recursos de subvenção econômica, tanto projetos próprios quanto para parceiros. É idealizador e sócio da 3S – Solar Sustainable Solutions e da BSS –Biorefinery Sustainable Solutions. Possui muita curiosidade intelectual o que leva a ser um eterno aprendiz. Tem formação multidisciplinar. Pós-doutorado em Bioenergia pela Universidade Nova de Lisboa; Pós-doutorado em Celulose e Papel, Doutorado em Bioquímica Agrícola e Mestrado em Fitotecnia pela Universidade Federal de Viçosa. É Engenheiro Agrônomo pela Universidade Estadual de Montes Claros. Nos últimos anos, publicou diversos livros e artigos no Brasil e exterior. Recebeu diversas premiações e homenagens, sendo a mais recente pela Brigada Militar do Rio Grande do Sul. Fernando Santos, faz parte da lista dos pesquisadores mais influentes do mundo, segundo a AD Scientific Index 2021, ranking que representa os cientistas mais influentes no mundo.

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Resumo Ao longo da próxima década, a tecnologia fotovoltaica tem um potencial signiﬁcativo de penetração no horizonte decenal devido à sua modularidade, à previsão de redução de custos e crescimento da sua adoção pela sociedade. Em 2023, a energia solar fotovoltaica superou os 34 GW de potência instalada, representando aproximadamente 15% da matriz elétrica brasileira e observando esse crescimento, a 3S desenvolveu o SUN 3S, que energia3s.com.br/revista

é um marketplace de energia solar, é uma plataforma online que conecta consumidores interessados em instalar sistemas fotovoltaicos com fornecedores, instaladores e outros serviços relacionados à energia solar. Neste artigo mais detalhes sobre a plataforma serão apresentados. Palavras-chave: Geração distribuída; Integrador; SUN 3S.

Introdução A energia elétrica está profundamente inserida na sociedade contemporânea, e impulsiona o desenvolvimento de novas tecnologias, contribuindo para o crescimento econômico e a produtividade dos setores industrial e comercial. Nos dias de hoje, a matriz elétrica global é baseada em fontes convencionais a partir de combustíveis fósseis, que contribuem, de maneira relevante, para a emissão de Gases de Efeito Estufa (GEE), que são responsáveis pelo aquecimento do planeta. No Brasil a matriz elétrica é composta majoritariamente por fontes renováveis de energia, uma vez que a energia elétrica gerada no país é produzida a partir de fontes como a hidráulica, eólica e solar. Diferentemente das fontes convencionais, a energia solar fotovoltaica não emite GEE durante sua operação, o que contribui para a criação de uma matriz elétrica mais limpa e sustentável. Ao longo da próxima década, a tecnologia fotovoltaica tem um potencial significativo de penetração no horizonte decenal devido à sua modularidade, à previsão de redução de custos e crescimento da sua adoção pela sociedade (PDE, 2030). Em 2023, a energia solar fotovoltaica superou os 34 GW de potência instalada, representando aproximadamente 15% da matriz elétrica brasileira (ABSOLAR, 2023). Segundo dados do Balanço Energético Nacional (BEN), a geração distribuída de energia elétrica teve seu crescimento incentivado por ações regulatórias, tais como a que estabelece a possibilidade de compensação da energia excedente produzida por sistemas de menor porte (Net Metering). Em 2022, a geração distribuída atingiu 18.423 GWh com uma potência instalada de 17.325 MW, com destaque para a fonte solar fotovoltaica, com 17.378 GWh e 17.006 MW de geração e potência instalada, respectivamente (BEN, 2023). Segundo a avaliação ABSOLAR, os novos investimentos gerados pelo setor fotovoltaico poderão ultrapassar a cifra de R$ 38,9 bilhões em 2024, com mais de 281,6 mil novos empregos e uma arrecadação extra de mais de R$ 11,7 bilhões aos cofres públicos (PORTAL SOLAR, 2023). Com relação aos preços, os kits fotovoltaicos apresentaram redução média de 23% para o consumidor final no primeiro semestre de 2023, potencializada pela baixa demanda do mercado e pelo alto volume de estoque dos distribuidores (Greener, 2023). Ronnau (2023) afirma que as empresas integradoras são responsáveis por ampliar o acesso às oportunidades oferecidas pela energia solar, tanto pela geração de empregos como pela oferta de sistemas fotovoltaicos aos consumidores, sendo

atualmente o segmento que mais gera valor para o país. As empresas integradoras representam um dos agentes da cadeia produtiva do setor fotovoltaico que desempenham um papel importante na promoção do mercado solar, uma vez que comercializam e propagam o conceito de geração distribuída ao consumidor final (Diniz, 2017). No trabalho de Abbasi et al., (2023), é sugerido que, a inclusão dos especialistas integrada a princípios holísticos de sustentabilidade, poderemos compreender melhor as rotas para alcançar caminhos de transição mais sustentáveis, que podem contribuir ao máximo para o planeta, para a rentabilidade e para as pessoas. O avanço na participação da geração distribuída para a produção de energia elétrica traz benefícios na esfera socioeconômica, já que dentre todas as fontes de energias renováveis, o setor da energia solar fotovoltaica é o que mais vem gerando empregos no mundo, com aproximadamente 4,3 milhões de pessoas empregadas em 2021, em um universo de 12,7 milhões considerando as diversas tecnologias de energias renováveis. O Brasil, em 2021, possuía aproximadamente 120 mil empregos na área de energia solar fotovoltaica, o sexto país do mundo com mais empregos na área (IRENA, 2022). De modo que a fonte solar fotovoltaica possui elevado potencial de estímulo à economia através de serviços de empresas integradoras ao gerar emprego e renda de forma mais democratizada em relação às demais fontes de energia. Além disso, é importante que o país se prepare para qualificar profissionais da área. Isso requer a expansão de instituições de ensino e agentes de capacitação, de forma a garantir que o país esteja pronto para lidar com as demandas do mercado solar (GIZ, 2021). Observando esse potencial de crescimento da geração distribuída, a 3S - Solar Sustainable Solutions propôs o desenvolvimento de uma plataforma para conectar o cliente final, que tem interesse em instalar um sistema fotovoltaico em sua residência, ao integrador. A 3S é muito mais do que uma simples startup no setor de energia solar. Com o propósito que vai além de simplesmente oferecer produtos e serviços, com um modelo de negócio baseado em inovação e equity, para transformar o mercado ao oferecer oportunidades de investimento em projetos inovadores. Dando liberdade de investir em pesquisa, desenvolvimento e inovação, garantindo que os produtos e serviços estejam sempre à frente da concorrência. energia3s.com.br/revista

Sendo assim, o objetivo deste trabalho é apresentar a plataforma desenvolvida, intitulada Sistema Uniﬁcado Nacional – (SUN) 3S para conectar o integrador ao cliente ﬁnal.

O que é o SUN O SUN 3S é um marketplace de energia solar, é uma plataforma online que conecta consumidores interessados em instalar sistemas fotovoltaicos com fornecedores, instaladores e outros serviços relacionados à energia solar, permitindo o fácil acesso a uma ampla variedade de empresas integradoras cadastradas na plataforma. Na ﬁgura 1 é apresentada a página inicial da plataforma.

Com relação aos integradores, a plataforma permite a gestão de leads que utilizaram a calculadora previamente, além de informações das unidades geradoras que já são operacionais, proporcionando um melhor direcionamento de campanhas de marketing, por exemplo, em municípios com grande concentração de sistemas fotovoltaicos instalados a empresa pode oferecer serviços de manutenção ou monitoramento. Já em casos de municípios com baixa concentração de sistemas, a empresa pode se concentrar em oferecer serviços de instalação de novos sistemas. Nas ﬁguras 3 e 4 são apresentados os relatórios que as empresas integradoras têm acesso. Figura 3 - Mapa de unidades geradoras no Brasil.

Figura 1- Página inicial da plataforma com dados solicitados.

Fonte: Autor, 2023.

Figura 4 - Mapa de leads que utilizaram a plataforma SUN 3S.

Fonte: Autor, 2023.

Para auxiliar o cliente final, o SUN 3S possui uma calculadora de energia solar, que permite a simulação do tamanho, faixa de custo e expectativa de retorno sobre o investimento do sistema fotovoltaico necessário para o seu perfil de consumo. O resultado após a inserção das informações do perfil de consumo do cliente é apresentado na figura 2. Figura 2 - Estimativa do sistema fotovoltaico.

Fonte: Autor, 2023.

energia3s.com.br/revista

Fonte: Autor, 2023.

Considerações Finais O mercado de geração distribuída vem crescendo fortemente nos últimos anos e as projeções indicam a continuidade desse avanço. Assim, o desenvolvimento de ferramentas que facilitem a interação entre o cliente ﬁnal e as empresas integradoras é benéﬁca para o desenvolvimento do setor. O futuro da energia solar fotovoltaica é promissor, com grandes investimentos previstos para 2024, além das vagas de empregos que devem ser criadas no mesmo período. O preço dos equipamentos é um fator que vem apresentando queda, na casa dos

20%, que contribui para a expansão do mercado, além disso novos investimentos gerados pelo setor fotovoltaico poderão ultrapassar a cifra de R$ 38,9 bilhões em 2024, com mais de 281,6 mil novos empregos e uma arrecadação extra de mais de R$ 11,7 bilhões aos cofres públicos. Nesse contexto, buscando atender as necessidades do mercado de geração distribuída, a 3S desenvolveu o SUN 3S, é uma plataforma que torna a experiência de instalar um sistema fotovoltaico mais fácil para o cliente ﬁnal, ao mesmo tempo que permite ao integrador ter mais dados para embasar suas ações de marketing baseado na distribuição regional de instalações de sistemas fotovoltaicos.

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Pesquisa Energética – EPE. Disponível em: < h t t p s : / / w w w. e p e . g o v. b r / s i t e s - p t / p u b l i c a c o e s - d a d o s abertos/publicacoes/PublicacoesArquivos/publicacao-748/topico687/BEN2023.pdf>. GREENER, 2023. Estudo Estratégico Geração Distribuída. Disponível em: < https://www.greener.com.br/estudo/estudoestrategico-geracao-distribuida-setembro-2023-dados-do-1osemestre-2023/>. Acesso em: 18 out. 2023. Deutsche Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit (GIZ) GmbH, 2021. A mão de obra na cadeia produtiva do setor solar brasileiro. Disponível em: https://www.absolar.org.br/wpcontent/uploads/2021/10/Estudo-Cadeia-Produtiva-Solar.pdf. Acesso em: 19 out. 2023. Diniz, Jean. Metodologia para análise de investimento em sistemas fotovoltaicos considerando parâmetros de incerteza e métricas de risco. 2017. Dizdaroglu, D. Developing micro-level urban ecosystem indicators for sustainability assessment. Environmental Impact Assessment Review, v. 54, p. 119-124, 2015. IRENA, 2022. Renewable Energy and Jobs Annual Review 2 0 2 2 . D i s p o n í v e l e m : <https://www.irena.org/publications/2022/Sep/Renewable-Energyand-Jobs-Annual-Review-2022>. PDE. Plano Decenal de Expansão de Energia 2030 / Ministério de Minas e Energia. Empresa de Pesquisa Energética. Brasília: MME/EPE, 2021. Disponível em: < h t t p s : / / w w w. e p e . g o v. b r / s i t e s - p t / p u b l i c a c o e s - d a d o s abertos/publicacoes/PublicacoesArquivos/publicacao490/PDE%202030_RevisaoPosCP_rv2.pdf>. Acesso em: 18 out. 2023. Portal Solar. Mercado de energia solar vislumbra cenário mais favorável no Brasil em 2024. Disponível em: <https://www.portalsolar.com.br/noticias/mercado/mercado-deenergia-solar-vislumbra-cenario-mais-favoravel-no-brasil-em2024>. Acesso em: 08/12/2023. Ronnau, Martina. Cadeia Produtiva do Setor Solar Fotovoltaico no Brasil: Tendências de Inovação. 2023. Trabalho de Conclusão de Curso, Universidade Federal do Rio Grande do Sul.

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SOLUÇÕES DE ARMAZENAMENTO E HIBRIDIZAÇÃO PARA O AGRONEGÓCIO Ghunter Costa Jr.¹ e Alex de Oliveira Freitas². All Energy ghunter.costa@allenergybrasil.com Ghunter Costa Jr. é Engenheiro Eletricista, Especialista em Eﬁciência Energética na Indústria. Atua no mercado de energia desde 2016, com experiência em execução, projeto e O&M de mais de 500 usinas solares fotovoltaicas de geração distribuída, entre micro e minigeração. Cofundador da Innovatis Engenharia e Sustentabilidade. Co fundador da All Energy, atualmente consultor energético e head do comercial e inovação. Sócio da RecySun.

Resumo O agronegócio brasileiro enfrenta desafios significativos com a qualidade e continuidade do fornecimento de energia, limitando a expansão produtiva e acarretando perdas econômicas. Este artigo destaca como as soluções de armazenamento e hibridização de energia podem superar essas barreiras, garantindo energia de qualidade e confiável para o setor. Palavras-chave: Armazenamento de Energia; Hibridização; Agronegócio; Sustentabilidade; Qualidade de Energia.

Introdução No coração do agronegócio brasileiro, a qualidade e a confiabilidade da energia são fundamentais para sustentar e expandir a capacidade produtiva. As interrupções e a qualidade precária da energia elétrica são obstáculos conhecidos que comprometem a eficiência e a produtividade agrícola. As soluções de armazenamento e hibridização energética como resposta inovadora a estes desafios promovem a sustentabilidade e a autonomia energética no setor agrícola.

Alex de Oliveira Freitas é sócio e cofundador da All Energy, tem experiência na área de geração de energia renovável, redes de distribuição de energia e eﬁciência energética; atua no mercado livre e de geração distribuída. Possui especialização em Eﬁciência Energética na Indústria pela Faculdade Senai Ítalo Bologna (2020). MBA em Projeto, Execução e Controle de Engenharia Elétrica pelo IPOG (2017). Graduação em Engenharia Elétrica pelo IFG (2013) e graduação em Física pela UFG (2010).

Desenvolvimento O agronegócio enfrenta desafios únicos quando se trata de fornecimento e qualidade de energia. Em um setor em que a eficiência e a produtividade são diretamente impactadas pela disponibilidade energética, as soluções de armazenamento e geração de energia híbrida emergem como respostas eficazes a esses desafios. A realidade do agronegócio muitas vezes inclui operar em locais remotos, onde o acesso a fontes de energia confiáveis e de qualidade pode ser limitado. Os produtores rurais frequentemente enfrentam problemas como interrupções no fornecimento de energia, oscilações de tensão e falta de infraestrutura adequada para atender às demandas energéticas específicas de suas operações. Tais desafios não apenas reduzem a eficiência operacional, mas também podem causar prejuízos significativos, como perda de safras devido à falta de irrigação ou falhas em equipamentos de processamento. De acordo com pesquisa feita pela Faemg, junto a produtores que participam do programa de Assistência Técnica e Gerencial (ATeG) das cadeias do café, bovinocultura de corte e de leite, em 12 meses, dos 8.858 produtores respondentes, 42% disseram que frequentemente tiveram queda de energia3s.com.br/revista

energia e 37% disseram que faltou três vezes. Com as interrupções no fornecimento de energia, 45% dos respondentes registraram queima de equipamentos, a perda de produto foi registrada por 32% dos produtores e o atraso nos serviços por 20%. Quanto à resposta das empresas fornecedoras de energia em relação aos problemas enfrentados, 52% dos produtores responderam que o retorno não é rápido. A solução para estes problemas começa com o armazenamento de energia. O uso de sistemas de armazenamento de energia, como baterias de íon de lítio, permite que os produtores armazenem energia durante períodos de menor demanda para uso durante interrupções ou picos de demanda. Isso não apenas garante uma fonte de energia contínua, mas também ajuda a estabilizar a rede local, reduzindo as flutuações de tensão que podem danificar equipamentos sensíveis. Além do armazenamento de energia, os biodigestores representam uma solução valiosa, especialmente para o agronegócio. Os biodigestores convertem resíduos orgânicos, em biogás, uma fonte de energia renovável. Este processo não só gera energia, mas também contribui para a gestão de resíduos e redução de emissões de gases de efeito estufa. O biogás pode ser utilizado para gerar eletricidade, aquecimento ou como combustível para veículos, tornando-se uma fonte de energia versátil e sustentável para os produtores rurais. A combinação de biodigestores com sistemas de energia solar fotovoltaica oferece uma solução de energia robusta e resiliente. Enquanto a energia solar fotovoltaica fornece energia durante o dia, os biodigestores podem fornecer energia constantemente, inclusive durante a noite ou em dias nublados, quando a geração solar é limitada. Esta abordagem híbrida maximiza a eficiência do uso de recursos renováveis disponíveis, oferecendo uma solução de energia mais estável e confiável. A integração de biodigestores com sistemas solares fotovoltaicos traz diversas vantagens para o setor agrícola: Sustentabilidade: Reduz a dependência de combustíveis fósseis e contribui para a gestão eficaz de resíduos orgânicos. Autonomia Energética: Garante um fornecimento de energia mais contínuo e independente, crucial para operações agrícolas em áreas remotas. Eficiência de Custo: Diminui os custos operacionais a longo prazo, fornecendo uma fonte de energia renovável e econômica. Resiliência: Aumenta a resiliência energética, adaptando-se a diferentes condições ambientais e demandas energéticas. Um exemplo prático de sistema híbrido e de energia3s.com.br/revista

armazenamento, que fornece energia para locais isolados da rede elétrica. Este sistema combina baterias, um inversor bidirecional, conversores fotovoltaicos e um controlador, todos integrados em uma única estrutura. Oferece a flexibilidade de usar energia solar fotovoltaica, armazenamento em baterias e um gerador a diesel como reserva. Este design modular e pré-montado facilita a instalação e manutenção, sendo uma solução eficiente e sustentável para áreas rurais que demanda de um alto investimento para se ter uma rede de energia elétrica. A implementação dessas soluções não só resolve os problemas de fornecimento de energia, mas também oferece benefícios econômicos e ambientais significativos. Reduzindo a dependência de combustíveis fósseis, os produtores podem diminuir seus custos operacionais a longo prazo e contribuir para a redução da pegada de carbono do setor agrícola. Além disso, com a crescente preocupação global com a sustentabilidade, a adoção de práticas energéticas mais verdes pode melhorar a imagem e a competitividade do agronegócio no mercado global.

Considerações Finais O armazenamento e a geração de energia híbrida representam uma resposta inovadora e eficiente aos desafios energéticos no setor rural. Essas tecnologias não apenas garantem a continuidade das operações agrícolas, mas também promovem um futuro mais sustentável para o setor, alinhando as necessidades operacionais com a responsabilidade ambiental. À medida em que a tecnologia avança e se torna mais acessível, sua adoção por produtores rurais é uma oportunidade para transformar desafios em soluções sustentáveis de longo prazo.

Referências CUNHA, Paulo; TELES, João. As fontes renováveis e a hibridização. C e n á r i o s E n e r g i a - S o l a r. D i s p o n í v e l e m : https://cenariossolar.editorabrasilenergia.com.br/as-fontes-renovaveis-e-ahibridizacao/. Acesso em: 05 dez. 2023. DIÁRIO DO COMÉRCIO. Energia ainda é desafio para o agro. Disponível em: https://diariodocomercio.com.br/agronegocio/energia-ainda-edesafio-para-o-agro/#gref. Acesso em: 05 dez. 2023. EMPRESA BRASILEIRA DE PESQUISA AGROPECUÁRIA (EMBRAPA). Visão 2030: o futuro da agricultura brasileira. Brasília: Embrapa, 2018. 212 p. EQUIPE DE CONTEÚDO PTI. Armazenamento de energia em locais remotos. Disponível em: https://blog.pti.org.br/armazenamento-de-energia-emlocais-remotos/. Acesso em: 05 dez. 2023. IBERDROLA. Energia híbrida. Disponível em: https://www.iberdrola.com/inovacao/energia-hibrida. Acesso em: 05 dez. 2023. IT'S GROUP. Os 8 maiores desafios da gestão do agronegócio. Disponível em: https://www.itsgroup.com.br/os-8-maiores-desafios-da-gestaodo-agronegocio/. Acesso em: 05 dez. 2023. PORTAL DO BIOGÁS. Eficiência energética no agronegócio brasileiro. Disponível em: https://portaldobiogas.com/eficiencia-energetica-noagronegocio-brasileiro/. Acesso em: 05 dez. 2023. REVISTA RURAL. Agro tem prejuízos com quedas na rede de energia. 2020. Disponível em: https://www.revistarural.com.br/2020/02/11/agro-temprejuizos-com-quedas-na-rede-de-energia/. Acesso em: 05 dez. 2023.

FLUIDODINÂMICA COMPUTACIONAL E OTIMIZAÇÃO DE CONVERSORES DE ENERGIA DAS ONDAS DO MAR Flávia Schwarz Franceschini Zinani flavia.zinani@gmail.com Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica e Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Universidade do Vale do Rio dos Sinos Flávia Zinani é Engenheira de Alimentos formada pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS). Realizou Mestrado, Doutorado e Pós-Doutorado em Engenharia Mecânica na UFRGS. É professora e pesquisadora na Unisinos desde 2009. Atua nos programas de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica e Engenharia Elétrica. Possui bolsa de produtividade em pesquisa do CNPq desde 2011. Em 2022, recebeu o prêmio DIN Senior Professor pela Universidade de Bolonha, na Itália. É especialista nos seguintes temas: dinâmica dos fluidos computacional, reologia e fluidos não-

Resumo A energia disponível nas ondas do mar tem potencial de suprir uma fração importante da demanda energética mundial. Porém, os dispositivos de conversão de energia das ondas em energia elétrica ainda apresentam baixos níveis de maturidade tecnológica e custo elevado. A ﬂuidodinâmica computacional (CFD) vem sendo apontada como ferramenta essencial na otimização destes dispositivos, visando o aumento de sua competitividade e a concretização de sua participação na matriz energética global. Palavras-chave: Energia das ondas do mar; Energias renováveis; Otimização geométrica. energia3s.com.br/revista

Newtonianos, Design Construtal, escoamentos multifásicos e particulados, conversão de energia das ondas, microﬂuídica e hemodinâmica computacional. É uma pesquisadora transdisciplinar, que busca contribuir com diferentes tópicos de interesse para a sociedade, como a inserção de mulheres na engenharia, o incentivo do empreendedorismo entre pesquisadores e engenheiros, a descarbonização da economia e a melhoria de processos na área da saúde.

Introdução Segundo IEA (2019), a demanda energética global crescerá além de 2,0 % ao ano até 2040, o que torna a transição energética para uma matriz renovável uma necessidade iminiente. Grandes estão sendo os esforços para essa mudança e o potencial é promissor, pois existem fontes de energia alternativas a serem exploradas mais a fundo, como a energia dos oceanos, mais especiﬁcamente, a energia das ondas. Estudos estimam que, se 5% do valor teórico total da energia das ondas fosse convertido em energia elétrica, seriam produzidos 4.500 TWh/ano, o que supriria cerca de 20% da demanda global (https://waves-energy.co). Contudo, a densidade de energia das ondas se apresenta distribuída

de modo irregular pelo globo terrestre, resultando diferenças na potência disponível ao longo das regiões costeiras ao longo do planeta, conforme mostra a Figura 1. Baseado nestes dados, a média anual ao longo da a costa continental global é de 30 kW/m, tornando a densidade de potência da energia das ondas a torna uma fonte atrativa, pois supera a densidade de energia solar ou eólica disponível para conversão. No entanto, o grande desafio na utilização da energia das ondas é superar os altos custos e o baixo nível de maturidade tecnológica dos conversores de energia das ondas (WECs – wave-energy converters), que dificultam a exploração do potencial real deste recurso. O custo nivelado de energia (LCOE – levelized cost of energy) varia de 0,18-0,87 U$/kWh para as WECSs, em comparação com 0,060,38 U$/kWh para energia solar e 0,10-0,56 U$/kWh para a energia eólica offshore (Mahdy et al., 2024).

onda regressa ao mar, o ar passa novamente na turbina, desta vez no sentido inverso, devido à pressão inferior no interior da câmara hidropneumática. Para aproveitar o escoamento em sentidos opostos, a turbina utilizada é, normalmente, do tipo Wells, que possui a propriedade de manter o sentido de rotação independentemente do sentido do escoamento. O grupo turbina/gerador é o responsável pela produção de energia elétrica. A Figura 2 ilustra o esquemático de um dispositivo CAO. Figura 2 - Esquema de um dispositivo de conversão de energia de coluna d'água oscilante.

Figura 1 - Distribuição do potencial energético da energia das ondas em kW por metro de onda.

Fonte: Autor.

Fonte: https://waves-energy.co/

Diferentes tecnologias têm sido investigadas para a conversão de energia das ondas, por exemplo, absorvedores pontuais, atenuadores, galgamento, placas submersas, placas verticais submersas com oscilação e coluna d’água oscilante (Mahdy et al., 2024). A eﬁciência e a durabilidade dos WECs são aspectos importantes para torná-los mais competitivos e viáveis. Nesse contexto, os dispositivos de coluna d’água oscilante (CAO) têm as vantagens de simplicidade e fácil manutenção, pois possuem partes móveis localizadas completamente fora da água, o que aumenta o tempo médio entre falhas. Seu princípio de funcionamento é aproveitar o movimento oscilatório da superfície da água para comprimir o ar no interior de câmaras hidropneumáticas parcialmente submersas. O processo de geração de eletricidade segue duas fases: quando uma onda entra na câmara, o ar que se encontrava dentro dela é forçado a passar por uma turbina, como consequência do aumento de pressão. Quando a

Diversos estudos têm sido desenvolvidos utilizando os dispositivos CAO e alguns protótipos foram construídos para pesquisa. A revisão apresentada por Mahdy et al. (2023) cita sete importantes projetos, com potência de geração entre 20 kW e 1 MW, com destaque para o projeto Usina de ondas do quebra-mar de Mutriku (Figura 3). Neste projeto, uma CAO de quebra-mar (Breakwater Oscillating Water Column, BOWC) de 296 kW foi construída na baía de Mutriku, na Espanha, pela Ente Vasco de la Energía (EVE), composta por 16 geradores, cada um com 18,5 kW. Após nove anos de operação, a empresa anunciou que a usina forneceu mais de 2 GWh para a rede elétrica, o que a torna detentora do recorde de mais horas cumulativas de operação e eletricidade produzida por uma usina de ondas. O fator de capacidade da usina de energia nos anos de 2014 a 2016 foi de 0,11, o qual pode ser poderá ser aumentado com a melhoria do controle da velocidade da turbina, conforme Mahdy et al. (2024). Em 2015, foi instalada uma usina CAO com capacidade de 500 kW na Coréia do Sul, com 31,2 m de comprimento e 37 m de largura. Esta usina experimental continua em operação até hoje, e está sendo adaptada para a produção de hidrogênio verde (OﬀshoreEnergy, 2023). Outros países, como Itália, Grécia, Israel e Portugal, estão fazendo investimentos na área de energia das ondas para conversão em energia elétrica e geração de hidrogênio. energia3s.com.br/revista

Figura 3 - Vista aérea da usina de Mutriku, na Espanha.

Figura 4 - Resultados de CFD para um dispositivo CAO. (a) Interface água-ar. (b) Linhas de corrente e vetores de velocidade na exaustão e admissão de ar na câmara.

(a) Fonte: Faÿ et al., 2020.

Desenvolvimento A literatura científica tem mostrado que a geometria da câmara hidropneumática e do duto de escoamento da turbina possuem um efeito significativo no desempenho dos dispositivos CAO, quanto na eficiência de conversão de energia da onda em energia aproveitável no duto. Experimentos em laboratório e em escala real têm sido empregados para avaliar a influência do design das câmaras sobre a eficiência dos dispositivos. Além disso, o desenvolvimento de modelos computacionais para simular o funcionamento de WECs é considerada uma alternativa promissora visto que permite a exploração de parâmetros de projeto e operação dos sistemas, a um custo muito menor do que a construção de protótipos. Neste contexto, a fluidodinâmica computacional (CFD – Computational Fluid Dynamics) é a ferramenta de engenharia mais adequada e empregada na academia e centros de pesquisa. A CFD é a solução numérica das equações que modelam os escoamentos de fluidos e outros fenômenos chamados “de transporte”. Essa ferramenta permite a obtenção de campos tridimensionais de velocidades e pressões, bem como o mapeamento das interfaces água-ar ao longo do tempo, fornecendo soluções muito precisas e providenciando informações em cada ponto do domínio do problema. Assim, os resultados de CFD auxiliam a compreender o comportamento fluidodinâmico em WECs e servem como base para a investigação de designs otimizados para o melhor desempenho em condições específicas. Entre os sofwares de CFD que são utilizados para a simulação de WECs, pode-se destacar o ANSYS Fluent (ansys.com/products/fluids/ansys-fluent), e o OpenFOAM (openfoam.com), o primeiro um software comercial e o segundo um código aberto e gratuito. Exemplos de resultados obtidas por CFD referente a estudos de CAO estão apresentados na Figura 4, e trazem a a captura da interface água-ar (Figura 4.a), linhas de corrente e vetores em instantes específicos de tempo durante a exaustão e a admissão de ar na câmara (Figura 4.b). energia3s.com.br/revista

(b) Fonte: (a) Kamath, 2015, (b) Du et al., 2022

A CFD aplicada a dispositivos CAO têm crescido ao longo dos anos, principalmente visando a melhoria do desempenho destes sistemas. Os grupos de pesquisa NucREO (Núcleo de Reologia, Escoamentos e Otimização), da UNISINOS, e o Grupo de Teoria Constructal, da UFRGS e da FURG, têm realizado diversos trabalhos, inclusive em parceria, com objetivo de otimizar a geometria de dispositivos CAO para a melhor conversão energética (e.g. Gomes et al., 2018; Letzow et al., 2020; Bloss et al., 2021). Nestes trabalhos, tem-se investigado a profundidade da câmara, a inclinação da parede frontal, relação entre sua altura e seu comprimento, além das características das turbinas e seu efeito sobre o desempenho dos dispositivos para diferentes escalas e condições operacionais. Vale destacar que importantes esforços têm sido realizados para representar de forma mais adequada estados de mar realistas. Nesse campo, alguns estudos têm modelado ondas irregulares usando espectros de ondas como JONSWAP e outros têm obtido o estado de mar através de modelos geofísicos como TOMAWAC. Os campos de velocidades a partir das ondas irregulares são usados como dados de entrada para a modelagem de um canal com o dispositivo inserido (Lisboa et al., 2018; Machado et al., 2021). Os resultados destes estudos permitem vislumbrar a melhoria da eﬁciência dos WECs em projetos de inovação nos níveis mais baixos de maturidade tecnológica a baixos custos, para que os projetos em níveis industriais e comerciais sejam possíveis muito em breve.

Considerações Finais A inserção da energia das ondas do oceano na matriz energética global depende do aumento da eficiência dos WECs para que sua tecnologia se torne competitiva. O aumento das linhas de financiamento em energias renováveis leva a crer que o número de projetos visando o desenvolvimento de WECs irá crescer nos próximos anos. A CFD tem capacidade de modelar com precisão e acurácia os diversos fenômenos físicos envolvidos no processo de conversão de energia das ondas do oceano em energia elétrica, como a irregularidade da velocidade e altura das ondas, o escoamento turbulento, a interface água-ar, a compressão do ar e seu escoamento através das turbinas. Comparado com a prototipagem em escalas de laboratório ou piloto, a CFD para o estudo e otimização de WECs tem custo muito menor. Estudos recentes têm mostrado a efetividade das simulações por CFD na otimização de dispositivos do tipo CAO, por exemplo, além de outras tecnologias, como galgamento e placa submersa. Os desafios do emprego desta ferramenta são o alto custo computacional, a dificuldade de validação por escassez de dados reais e a dificuldade de generalizar resultados para diferentes condições de mar. Inúmeras pesquisas buscam soluções para estas questões. A simulação computacional não deve substituir os protótipos experimentais, mas sim servir como base para que os protótipos sejam projetados para a operação máximos desempenho e eficiência.

Agradecimentos A autora agradece o auxílio ﬁnanceiro recebido das agências CAPES, CNPq e FAPERGS (Edital PqG Proc. No. 21/2551-0002169-1). F. Zinani é bolsista CNPq (Proc. No. 311444/2021-0).

Referências Bloss, V., Cardozo, C.F., Zinani, F.S.F., Rocha, L.A.O., 2021. Evaluation of 3-D Computational Model of Oscillating Water Column Converter with Constructal Design with Three Degrees of Freedom and Limited Chimney Height. Defect and Diffusion Forum, v. 407, p. 128-137. Du, Y., Chen, H., Li, C., Han, Y., Yurchenko, D., Wang, J., Yu, H., 2022. Vortex-induced piezoelectric cantilever beam vibration for ocean wave energy harvesting via airflow from the orifice of oscillation water column chamber, Nano E n e r g y , V o l u m e 1 0 4 , P a r t A , 1 0 7 8 7 0 , https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2022.107870. Faÿ, F., Robles, E., Marcos, M., Aldaiturriaga, E., Camacho, E.F., 2020. Sea trial results of a predictive algorithm at the Mutriku Wave power plant and controllers assessment based on a detailed plant model, Renewable Energy, Volume 146, Pages 1725-1745, https://doi.org/10.1016/j.renene.2019.07.129. Gomes, M.N., Lorenzini, G., Rocha, L.A.O., Dos Santos, E.D., Isoldi, L.A., 2018. Constructal Design Applied to the Geometric Evaluation of an Oscillating Water Column Wave Energy Converter Considering Different Real Scale Wave Periods, Journal of Engineering Thermophysics, 27, 173 – 190. Kamath, A., 2015. CFD based Investigation of Wave-Structure Interaction a n d H y d r o d y n a m i c s o f a n O s c i l l a t i n g Wa t e r C o l u m n D e v i c e . https://www.semanticscholar.org/paper/CFD-based-Investigation-of-WaveStructure-and-of-an-Kamath. Letzow, M., Lorenzini, G., Barbosa, D.V.E., Hübner, R.G., Rocha, L.A.O., Gomes, M.N., Isoldi, L.A., Dos Santos, E.D., 2020. Numerical Analysis of the Influence of Geometry on a Large Scale Onshore Oscillating Water Column Device with Associated Seabed Ramp. International Journal of Design & Nature and Ecodynamics, 15, 873-884. Lisboa, R.C., Teixeira, P.R.F., Torres, F.R., Didier, E., 2018. Numerical Evaluation of the Power Output of an Oscillating Water Column Wave Energy Converter Installed in the Southern Brazilian Coast. Energy, 162, 1115 – 1124. Machado, B.N., Oleinik, P.H., Kirinus, E.P., Dos Santos, E.D., Rocha, L.A.O., Gomes, M.N., Conde, J.M.P., Isoldi, L.A., 2021. WaveMIMO Methodology: Numerical Wave Generation of a Realistic Sea State. Journal of Applied and Computational Mechanics, 7(4), 2129-2148. Mahdy, A., Hasanien, H.M., Aleem, S.H.E.A., Al-Dhaifallah, M., Zobaa, A.F., Ali, Z.M., 2023. State-of-the-Art of the most commonly adopted wave energy conversion systems, Ain Shams Engineering Journal, in press, https://doi.org/10.1016/j.asej.2023.102322. Offshore Energy, 2023. Wave energy plant in South Korea to produce green hydrogen. https://www.offshore-energy.biz/wave-energy-plant-in-southkorea-to-produce-green-hydrogen/ (acessado em 6 de setembro de 2023).

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DESAFIOS E PERSPECTIVAS NA PRODUÇÃO DE ENERGIA NO BRASIL: ALÉM DA CAPACIDADE DE GERAÇÃO, A IMPORTÂNCIA DA INFRAESTRUTURA DE REDE E A DIVERSIFICAÇÃO DE FONTES Charles Cabral dos Santos charles.cabral@bruky.com.br Bruky Energy Brasil Charles Cabral dos Santos, fundador e CEO da Bruky Energy Brasil, proprietário do grupo empresarial Timibr. Especialista em geração, distribuição e armazenamento de energia.

Resumo O setor energético brasileiro tem questões críticas que são desafios a serem superados, incluindo a necessidade de diversificação da matriz energética, melhorias na infraestrutura de transimissão e aspectos regulatórios do setor. Encarrar esses desafios traz oportunidades estratégicas que, além de resolver problemas imediatos, podem abrir um caminho sustentável e eficiente para o Brasil.

Introdução No panorama desafiador do setor energético brasileiro, três questões críticas surgem como pilares fundamentais: a infraestrutura de transmissão insuficiente, a necessidade premente de diversificação da matriz energética e os complexos aspectos regulatórios e legais que permeiam esse ecossistema crucial. A infraestrutura de transmissão, pulsando no cerne da eficiência operacional, clama

por atualizações e expansões urgentes para atender à demanda crescente e garantir a estabilidade do sistema. No cenário em questão, as questões regulatórias e o arcabouço legal que controlam o setor são de suma importância. Torna-se evidente a grande necessidade de uma regulação eficaz e de um marco legal claro para atrair investimentos, estimular a inovação e assegurar a necessária segurança jurídica capaz de impulsionar o setor. Temos como objetivo explorar esses desafios com um olhar atento, destacando os detalhes dessas questões que vão moldar o futuro da energia no Brasil. Ao encarar esses desafios diretamente, vemos oportunidades estratégicas que, se aproveitadas da maneira certa, não só resolverão problemas imediatos, mas também abrirão um caminho sustentável e eficiente para o futuro da energia no país. energia3s.com.br/revista

Energias renováveis no Brasil No Brasil, a energia que impulsiona nossas casas, indústrias e vida cotidiana provém de diversas fontes, cada uma com seus próprios benefícios e desafios. Uma parcela significativa dessa energia é gerada por hidrelétricas, aproveitando a abundância de rios em nosso país. Isso proporciona uma fonte estável, mas não sem desafios, como os impactos ambientais associados ao represamento e a dependência das condições climáticas, especialmente durante períodos de seca. Outra fonte relevante é a biomassa, que utiliza resíduos orgânicos para produzir energia. Isso não apenas contribui para a gestão de resíduos, mas também apresenta desafios como possíveis conflitos com a produção de alimentos e emissões de gases durante o processo.

A independência energética é uma das vantagens mais notáveis deste cenário, especialmente em regiões remotas ou com acesso limitado à rede elétrica convencional. A descentralização energética não só reduz custos para consumidores residenciais e comerciais, mas também fortalece o crescimento do sistema elétrico. No entanto, os desaﬁos persistem. O investimento inicial para a instalação de sistemas fotovoltaicos ainda representa um obstáculo para muitos consumidores, exigindo estratégias para tornar a tecnologia mais acessível. Além disso, melhorias contínuas na tecnologia de armazenamento de energia são necessárias para garantir um fornecimento estável durante períodos de baixa irradiação solar. A questão regulatória é fundamental. Políticas públicas claras e consistentes são cruciais para incentivar a adoção generalizada de sistemas fotovoltaicos, proporcionando segurança jurídica e estimulando investimentos no setor. O desaﬁo para o setor fotovoltaico no Brasil é otimizar o vasto potencial solar, enquanto supera barreiras reais. Figura 1 - Evolução da fonte solar fotovoltaica no Brasil. Evolução no Brasil Solar fotovoltaica em potência instalada (MW) Geração centralizada

A energia eólica, proveniente dos ventos, é uma alternativa limpa e em crescimento. No entanto, enfrenta desafios visuais como a variabilidade na geração de energia e a necessidade de grandes áreas para a instalação de parques eólicos. A energia proveniente de Centrais Geradoras Hidrelétricas (CGH), uma fonte hidrelétrica de menor porte, apresenta benefícios como baixo impacto ambiental e geração contínua. No entanto, sua viabilidade é limitada a locais com recursos hídricos adequados, e pode impactar ecossistemas aquáticos, demandando cuidados na implementação. Em um país diverso como o Brasil, a busca por um mix energético equilibrado e sustentável é crucial. A compreensão dos benefícios e desafios de cada fonte impulsiona a inovação e a busca por soluções que nos conduzam a um futuro energético mais eficiente e consciente do meio ambiente. A energia solar desponta como uma peçachave na transformação da matriz energética brasileira. Com uma média de 2.600 horas de sol por ano, o país possui um recurso solar vastamente subutilizado, oferecendo uma oportunidade única para a geração de energia limpa e sustentável. energia3s.com.br/revista

Geração distribuída

Fonte: ABSOLAR.

Um case notável é a integração de soluções de armazenamento e cogeração de energia no agronegócio. Localizado em pleno coração da Bahia, o projeto fotovoltaico será implantado em Correntina, um município que abraça a visão de um futuro mais sustentável. Com uma capacidade total de 10 megawatts (MW), o parque será totalmente oﬀ-grid, promovendo a autonomia e reduzindo a dependência de fontes convencionais.

O projeto será executado em fases, começando com a implementação inicial de 2.5 MW. Essa abordagem permitirá que a comunidade e os agricultores locais comecem a colher os benefícios da energia solar de maneira progressiva. Posteriormente, serão adicionados 3 blocos sucessivos de 2.5 MW, culminando na conclusão do parque fotovoltaico em sua totalidade. Ao optar por um sistema 100% oﬀ-grid, o projeto reforça seu compromisso com a autonomia energética, reduzindo a dependência de redes convencionais.

Considerações Finais Ingressar no mercado energético atual oferece oportunidades promissoras para aqueles que buscam se destacar. Com a crescente demanda por soluções sustentáveis e inovações no setor, há espaço para empreendedores e profissionais criativos moldarem o futuro da energia. A diferenciação é a chave. A exploração de tecnologias emergentes, como armazenamento de energia avançado ou soluções inteligentes de rede, pode abrir portas para novos nichos. Além disso, a ênfase em fontes renováveis e práticas ecoeficientes pode atrair uma base de clientes cada vez mais consciente. Em conclusão, fica evidente que o mercado energético está em constante evolução, proporcionando oportunidades para aqueles que abraçam a inovação. Aqueles que se destacam na oferta de soluções diferenciadas não apenas contribuem para o avanço do setor, mas também estabelecem bases sólidas para o sucesso a longo prazo.

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