Por Michael Weinhold (*)

Prevê-se que o consumo mundial de eletricidade duplicará até 2050. Ao mesmo tempo, as energias renováveis representarão mais de 50% da energia produzida, enquanto a capacidade instalada, proporcionalmente, está também aumentar. As redes elétricas devem estar prontas para lidar com estes aumentos. Novos tipos de consumidores, tais como estações de carregamento para carros elétricos e bombas de calor, fazem aumentar ainda mais a complexidade da rede. A produção de energia, a capacidade disponibilizada e os consumos precisam de estar perfeitamente alinhados. Esta complexidade só pode ser gerida através do recurso a tecnologias orientadas por dados, capazes de tornar infraestruturas mais inteligentes.

É nesta área que entram os gémeos digitais, que ajudam a otimizar o planeamento de produtos e sistemas assim como a operação e manutenção dos mesmos. Porém, os gémeos digitais vão além dos produtos individuais, porque permitem cada vez mais a representação digital de sistemas complexos, quer sejam edifícios, centrais de energia e redes elétricas inteiras.

Quais são os benefícios de um gémeo digital?

Edifícios inteligentes

Veja-se, por exemplo, o ciclo de vida de um edifício. Na fase de planeamento, o gémeo digital pode ser utilizado para detetar erros de construção antes que sejam implementados ou para planear vias de evacuação seguras. Durante a fase de exploração, o gémeo digital revela em tempo real o estado de utilização de um edifício de escritórios e quais os espaços que estão ocupados. Este conhecimento resulta em poupanças significativas em termos de consumos de iluminação, aquecimento, arrefecimento e ventilação, o que, por sua vez, é bom para o ambiente.

O caminho para o edifício inteligente

Sistemas de produção descentralizada de energia

Os gémeos digitais também podem ser utilizados para representar virtualmente centrais elétricas. Estas centrais são componentes importantes em sistemas sustentáveis de energia, uma vez que interligam e otimizam sistemas de produção distribuída de pequenas dimensões, tais como sistemas fotovoltaicos instalados em telhados de um parque de estacionamento, bem como edifícios inteligentes ou infraestruturas inteiras. Estações de controlo descentralizadas coordenam, de forma flexível, como a energia verde disponível é consumida ou armazenada e como os perfis de carga são modelados para minimizar tanto custos como as emissões de CO2. Tal como um sistema de controlo de tráfego inteligente que procura evitar engarrafamentos nas cidades, as centrais elétricas virtuais em cooperação com sistemas de controlo centralizados procuram prevenir estrangulamentos no fornecimento de energia e assegurar cargas equilibradas. Os gémeos digitais integram parâmetros adicionais como dados meteorológicos, consumo previsto e fluxos de carga nas simulações. Os operadores ficam a saber com antecedência onde poderá haver dificuldades na rede, podendo preparar respostas adequadas. Isto promove novos modelos de negócio para os operadores de edifícios e de redes elétricas.

Maior resiliência

Os gémeos digitais proporcionam uma análise e planeamento melhorados mesmo para sistemas complexos como uma rede elétrica nacional – desde que seja uma rede elétrica inteligente. Um dos nossos clientes, um operador de um sistema de transmissão de energia, beneficia de três vantagens adicionais: integração fácil de energias renovável e convencional na rede, testes diários de todo o sistema e suporte no planeamento, na operação e na gestão dos ativos. Isto previne situações críticas na rede e minimiza o risco de apagão.

E isto é apenas o começo. Os gémeos digitais estão a ganhar cada vez mais terreno. A digitalização ajuda-nos a melhorar o planeamento e a gestão de sistemas complexos. Recorrendo à análise de dados e à inteligência artificial, todos os componentes da nossa infraestrutura ficarão ainda mais inteligente. Será empolgante ver para onde esta jornada nos levará!

(*) CTO da Siemens Smart Infrastructure da Siemens AG

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