Um modelo de computador para construir redes elétricas sob medida

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Um modelo de computador para construir redes elétricas
sob medida
Usando um modelo de computador para planejar redes elétricas em países em desenvolvimento, a
pesquisadora Christina Dominguez viajou para o Quênia para ter uma ideia de como as pessoas vivem
sem eletricidade e quais desenvolvimentos acesso à rede elétrica podem desencadear.
As lâmpadas LED estão substituindo as fogueiras abertas e as lâmpadas de querosene no Quênia.
Imagem: Empa / ETH
O fato de que a eletricidade não só fornece as exibições luminosas de nossos inúmeros gadgets, mas
também permite espaços saudáveis e limpos ou até mesmo o acesso à educação em grandes partes do
mundo é facilmente esquecido em nosso mundo altamente digitalizado. Muitos países em
desenvolvimento estão presos em um círculo vicioso de pobreza com suas baixas taxas de eletrificação.
Sem iluminação em casa, faltam oportunidades para o trabalho de valor agregado, além da agricultura.
As crianças não podem mais fazer sua lição de casa ou aprender a ler à noite. Além disso, há problemas
de saúde, muitas vezes causados por lareiras fumegantes na casa ou lâmpadas de querosene. O
acesso à energia limpa é geralmente considerado um trampolim para gerar uma renda mais alta e,
assim, escapar da pobreza. É por isso que foi identificado como uma das 17 metas da ONU para o
desenvolvimento sustentável.
Um modelo para áreas a nível mundial
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Para ajudar a alcançar esse objetivo, Cristina Dominguez, estudante de doutorado no Instituto de Física
da Construção da ETH Zurich e no laboratório de Sistemas de Energia Urbana da Empa, está
desenvolvendo um modelo de computador que fornecerá aos desenvolvedores de projetos em áreas
rurais estimativas de requisitos de eletricidade doméstica. Tal deverá permitir um planeamento preciso e,
por conseguinte, sustentável da rede elétrica. Nos países em desenvolvimento, os projetos de
eletrificação muitas vezes falham porque dados confiáveis para determinar as necessidades de famílias
muitas vezes amplamente dispersas dificilmente estão disponíveis.
A coleta de dados, em particular, é um fator de custo importante que faz com que os desenvolvedores de
projetos hesitem em investir. Se uma rede de electricidade é então planeada demasiado grande, por
exemplo, isso é repassado aos preços da electricidade, tornando a electricidade inacessível para a
população pobre. Em última análise, as redes elétricas devem ser adaptadas para proporcionar
benefícios a longo prazo às pessoas, por um lado, e para oferecer aos desenvolvedores uma
oportunidade de investimento atraente e realista, por outro.
Para coletar dados, Dominguez escolheu uma área na África Subsaariana, a região com menor taxa de
eletrificação em todo o mundo: “Além dos problemas políticos, as áreas aqui são extremamente
escassamente povoadas e os pequenos assentamentos são muito amplamente dispersos. Isso torna a
eletrificação muito mais difícil – e, claro, mais cara”, diz Dominguez. Como parte de sua tese de
doutorado, ela determinou o uso de energia e os requisitos de cerca de 250 famílias no leste do Quênia.
Para tornar seu modelo aplicável em todo o mundo, os institutos de pesquisa na Guatemala e no
Paquistão a apoiam e fornecem conjuntos de dados equivalentes desses países.
Analisando o desenvolvimento
O trabalho de campo de Dominguez no Quênia coletou dados de domicílios sem acesso à eletricidade e
daqueles que foram conectados a uma rede elétrica nos últimos seis anos. Ela estava preocupada não
apenas com o registro de fontes de energia existentes e suas necessidades, mas também com a
mudança de uso após a conclusão da eletrificação. A pesquisadora da Empa também utilizou diários,
nos quais os moradores registraram suas atividades, que haviam acompanhado ao longo do dia, para
conhecer seu cotidiano e necessidades e antecipar mudanças, o que se estabeleceria após a
eletrificação e que se refletiria na demanda por eletricidade. No Quênia, por exemplo, o querosene é
uma importante fonte de energia para iluminar as cabanas de barro escuro. Para obter o querosene,
muitas vezes é necessário caminhar longas distâncias até a concessionária. Tempo que talvez possa ser
investido em trabalho de valor agregado em casa no futuro – se uma fonte de eletricidade estivesse
disponível.
E uma vez que a fonte de alimentação está disponível, as pessoas começam a agir em conformidade;
eles compram aparelhos elétricos, como TVs, e o consumo de energia aumenta de acordo. Mas por
quanto tempo a rede elétrica pode continuar a funcionar se a demanda continuar a subir? Dominguez
quer incorporar essas dinâmicas em seu modelo: “Em nossas pesquisas locais, perguntamos às
pessoas quais aparelhos comprariam após o primeiro ano ou segundo ano com eletricidade. Em
seguida, comparamos isso com as famílias que já haviam passado por esse processo.”
Desta forma, ela queria descobrir como as pessoas lidariam com a energia quando ela estava disponível
para elas. Ela sabe por sua pesquisa que os engenheiros muitas vezes são incapazes de avaliar isso
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corretamente: “Há grandes preconceitos aqui, o que muitas vezes resulta em sistemas de fornecimento
de energia sendo projetados muito grandes.
Redes elétricas sob medida
Para fazer previsões precisas e reconhecer a dinâmica do consumo, Dominguez aplica algoritmos de
aprendizado de máquina e técnicas de mineração de dados. Para criar os modelos, a pesquisadora
combina conjuntos de dados globais de organizações como o Banco Mundial com dados de empresas
de desenvolvimento de projetos para que ela possa incorporar padrões de consumo adicionais, como
flutuações sazonais. Estes são então validados para as três regiões prioritárias usando dados de campo
do Quênia, Paquistão e Guatemala. As empresas da Mini Grid também forneceram dados sobre o
consumo de eletricidade em troca da oportunidade de testar seu modelo com base nas condições locais.
Esta abordagem destaca os problemas enfrentados pelos países em desenvolvimento com quase
nenhuma infra-estrutura: embora existam possibilidades técnicas para a eletrificação e se tornem mais
baratas com a tecnologia solar, os investimentos em um ambiente econômico fraco devem ser feitos
com consideração cuidadosa. Caso contrário, corre-se um sério risco de sobre-debeto por parte dos
utilizadores de electricidade e, no pior dos casos, também por parte das empresas que operam, o que
poderia muito bem agravar a pobreza e impedir que outros investissem nestas áreas.
O modelo de computador de Dominguez tem o potencial de superar pelo menos um obstáculo à
eletrificação e, assim, fornecer o ímpeto para uma saída para a pobreza.
Publicado originalmente publicado pela Empa
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