Wall Boundary Conditions in DNS

A energia el´etrica n˜ao s´o est´a intimamente ligada ao desenvolvimento humano, riqueza e conforto; ela pode ser entendida como a pr´opria base e express˜ao de tais conceitos, at´e porque ela ´e assim vista no campo da an´alises econˆomicas. A vida do homem foi radicalmente modificada pelo advento da eletricidade, e n˜ao ´e mais poss´ıvel viver satisfatoriamente sem ela.

Por todo o mundo, grandes parcelas da energia total gerada s˜ao dedicadas aos setores da ind´ustria e transporte, que em muitas economias s˜ao os setores energeticamente mais intensivos. Esta ´e uma simples e efetiva explica¸c˜ao de por que os pa´ıses mais ricos apresentam os maiores ´ındices de consumo energ´etico per capita. De acordo com [1], os 30 pa´ıses desenvolvidos que integram a OCDE s˜ao historicamente os maiores consumidores de energia. Adicionalmente a isto, temos que as taxas de crescimento do Produto Interno Bruto (PIB) s˜ao dados intrinsecamente energ´eticos: em [2], ´e destacada uma rela¸c˜ao quase linear entre o crescimento do consumo energ´etico mundial e o crescimento do PIB do planeta, a partir de uma an´alise sobre os anos de 2003 a 2007. Intensidade energ´etica, indicador que diz quanta energia ´e necess´aria para produzir um crescimento no PIB, ´e mais alta em pa´ıses que tˆem maiores por¸c˜oes da popula¸c˜ao com acesso a itens de consumo energeticamente intensivos [3].

Apesar das modernas e question´aveis teorias sobre uma suposta nova rela¸c˜ao entre energia e desenvolvimento econˆomico, todas as evidˆencias aqui apresentadas apontam para uma ineg´avel conex˜ao entre prosperidade e consumo energ´etico. Segundo [4], a eletricidade, no Brasil, respondeu por 17 % do consumo final energ´etico total no ano de 2012. A mesma fonte menciona a evolu¸c˜ao de alguns indicadores da economia brasileira ao longo do per´ıodo 2003-2012: durante este decˆenio, a Oferta Interna de Energia (OIE), PIB e popula¸c˜ao em milh˜oes de habitantes evolu´ıram segundo dados da Tabela 1.1:

Na Tabela 1.1, tep significa tonelada equivalente de petr´oleo, unidade de energia equiv- alente a 11.63 MWh. A oferta energ´etica para o mercado interno, que ´e um dado per

Table 1.1: Oferta Interna de Energia (OIE), Produto Interno Bruto (PIB) e Popula¸c˜ao, de 2003 a 2012, no Brasil [4] Unidade 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 OIE 106 tep 201.9 213.4 218.7 226.3 237.8 252.6 243.9 268.8 272.3 283.6 PIB 109 US$ 1426.1 1507.5 1555.2 1616.7 1715.2 1803.9 1797.9 1933.4 1986.2 2003.5 Popula¸c˜ao 106 hab. 176.6 178.7 180.8 182.9 185.0 187.2 189.4 191.6 193.2 194.7 OIE/PIB tep/103 US$ 0.142 0.142 0.141 0.140 0.139 0.140 0.136 0.139 0.137 0.142 OIE/capita tep/hab. 1.143 1.194 1.210 1.238 1.285 1.350 1.288 1.403 1.410 1.457

capita, costumeiramente aumenta mesmo com o aumento da popula¸c˜ao e, al´em disso, a OIE se mant´em em consonˆancia com a evolu¸c˜ao do PIB. Devido `a crise econˆomica global que teve seu cl´ımax em 2008, que trouxe `a tona consequˆencias para as taxas do PIB ao redor do planeta, PIB e OIE para 2009 ficaram abaixo da tendˆencia observada. Apesar disso, a raz˜ao OIE/PIB permeneceu aproximadamente constante durante todos os anos, mesmo com tais perturba¸c˜oes oriundas da economia, como demonstrado para esta d´ecada, uma vez que a amplitude da varia¸c˜ao m´axima pouco superou 4% da m´edia de 0.140. Isto confirma o conhecido princ´ıpio pelo qual o desenvolvimento econˆomico est´a profundamente relacionado ao crescimento da oferta energ´etica.

Sendo a eletricidade uma das principais formas de energia, ela e a oferta de energia total devem variar da mesma maneira. E, uma vez que os benef´ıcios econˆomicos s˜ao esperados apenas quando a oferta de energia interna aumenta, a eletricidade pode igualmente servir de referencial para o aumento desse benef´ıcio. Desta maneira, a necessidade de se compreender o gerenciamento da energia el´etrica surge como um tema crucial, tanto para a Economia quanto para a Engenharia.

Para ser consumida, a eletricidade deve ser gerada, ter sua tens˜ao transformada e ser transportada por enormes distˆancias, especialmente extensas em pa´ıses como o Brasil, cujos centros de gera¸c˜ao tradicionais est˜ao situados muito longe daqueles de consumo. A eletricidade ´e uma forma de energia bastante sens´ıvel `a infraestrutura. A potˆencia el´etrica total que as linhas de transmiss˜ao podem suportar por quilˆometros ´e funda- mentamentalmente dependente dos parˆametros destas linhas, como as propriedades nominais dos transformadores, por exemplo. E, uma vez que as linhas de distribui¸c˜ao at´e mesmo em centros urbanos acarretam pesados investimentos em infraestrutura, erros ou impropriedades no planejamento da expans˜ao de tais ativos podem gerar per- das econˆomicas por anos a fio. A necessidade de manter a capacidade de transporte e distribui¸c˜ao instantˆanea sempre acima dos valores consumidos justifica a microgera¸c˜ao distribu´ıda como uma decis˜ao vantajosa, em face da oferta incremental da gera¸c˜ao no sistema como um todo, tal como ser´a discutido na Se¸c˜ao 1.2 e demonstrado no

Cap´ıtulo 4. Em muitas situa¸c˜oes, microgeradores possibilitam `a carga assumir um padr˜ao de consumo graficamente mais achatado, ou seja, com menor variˆancia nos val- ores de potˆencia demandada, dado que esses microgeradores sustentam parte da carga no hor´ario de pico, em que o valor unit´ario do kWh ´e mais caro.

Al´em do mais, microgeradores contam agora com um ambiente favor´avel para prosperar em pa´ıses que permitem que consumidores forne¸cam para a rede o excedente de sua produ¸c˜ao. No Brasil, desde a publica¸c˜ao da Resolu¸c˜ao Normativa no _{482, da Agˆencia}

Nacional de Energia El´etrica (ANEEL), em abril de 2012, consumidores particulares podem produzir energia, sendo reembolsados pelas parcelas que eles cederem `a rede em suas pr´oximas contas de energia. Esse aspecto permite-nos imaginar a microgera¸c˜ao distribu´ıda como uma tendˆencia, ao menos no mercado brasileiro.

Ao dedicarmos igual aten¸c˜ao ao consumo e `a microgera¸c˜ao distribu´ıda, n´os cobrimos um rol mais extenso de possibilidades futuras, o que aumenta nossa capacidade de prever os investimentos necess´arios a serem realizados sobre a rede em casos concretos. Esse ´e o principal interesse do presente estudo, que provˆe uma forma de minimizar erros relativos a quanto e onde os ativos das linhas de potˆencia devem ser expandidos. Consideramos o problema da exatid˜ao na previs˜ao dos valores futuros de demanda em ambientes urbanos, de forma a possibilitar a predi¸c˜ao ´otima no consumo futuro nos dom´ınios temporal e espacial.