Uma bela visualização da rede elétrica europeia (2022)
(121gigawatts.org)- Um mapa da rede de transmissão europeia representada por pontos de conexão e linhas de energia, permitindo ver de relance como o consumo e a geração por região se encaixam dentro das restrições reais de fluxo de eletricidade
- Pontos verdes indicam locais onde a geração é maior que o consumo; pontos roxos indicam locais onde o consumo é maior que a geração; os triângulos mostram a direção do fluxo nas linhas de energia
- Os números exibidos são o resultado de um algoritmo de otimização que divide a data selecionada em intervalos de 2 horas e minimiza o custo total de geração enquanto atende a todo o consumo
- Os dados vêm do modelo aberto da rede elétrica europeia pypsa-eur, e o código de visualização está disponível no repositório
coppersushi - O método de cálculo é o mesmo do fluxo de potência ótimo usado na operação real de redes elétricas, mas, como os preços reais de oferta e os volumes reais de geração não são públicos, usa premissas baseadas em médias históricas
O fluxo de eletricidade que o mapa mostra
- O mapa visualiza a rede europeia de transmissão de eletricidade com pontos e linhas
- Cada ponto é um ponto de conexão onde o consumo de eletricidade de assentamentos próximos e a produção de energia de usinas são conectados à rede elétrica
- Os pontos e símbolos distinguem o estado de oferta e demanda e o fluxo de eletricidade
- 🥒 Ponto verde: a geração é maior que o consumo, então injeta eletricidade na rede
- 🍇 Ponto roxo: o consumo é maior que a geração, então retira eletricidade da rede
- ▲ Triângulo: indica a direção em que a eletricidade flui
- Ao passar o mouse sobre um triângulo, é possível ver a quantidade de eletricidade que flui pela linha e a capacidade total de cada linha
- O número exibido ao passar o mouse sobre um ponto é a geração total naquele local menos o consumo
Como é calculado o fluxo de potência ótimo
- Os números exibidos são o resultado da execução de um algoritmo de otimização que encontra o fluxo de potência ótimo (optimal power flow)
- Para a data selecionada, o algoritmo calcula as seguintes condições
- Quais usinas devem produzir quanta eletricidade
- Cálculo dividido em intervalos de 2 horas ao longo do dia
- Ajuste para minimizar o custo total de geração
- Garantia de que todo o consumo de eletricidade seja atendido
- Para cada ponto de conexão e intervalo de tempo, são coletadas as seguintes entradas
- O consumo total de assentamentos e indústrias próximos
- O preço de geração por MW de solar, eólica, hidrelétrica, carvão, petróleo, gás e nuclear
- A capacidade total de geração por ponto de usinas existentes, como gás, carvão e nuclear
- Condições de sol, vento e vazão dos rios calculadas com base em dados históricos da data selecionada
- A quantidade máxima de eletricidade que usinas solares, eólicas e hidrelétricas podem produzir
- A quantidade máxima de eletricidade que cada linha de transmissão pode transportar
- Em seguida, ao estimar e melhorar a produção de cada usina, o algoritmo encontra a combinação de menor custo de geração que satisfaz todas as condições
Fontes dos dados e do código
- Os dados vêm do
pypsa-eur pypsa-euré um modelo aberto de otimização do sistema de transmissão europeu- O código adicional escrito sobre o
pypsa-eurpara criar a visualização do mapa está disponível emcoppersushi
Diferenças em relação à rede elétrica real
- O método matemático de cálculo é o mesmo usado por operadores reais de redes elétricas para garantir um fornecimento estável de energia
- Quanto cada usina realmente produz depende do preço oferecido por ela
- Esse preço muda bastante a cada hora, e os preços reais e a geração real não são públicos
- O
pypsa-eurpressupõe preços de solar, eólica, carvão, nuclear etc. com base em médias históricas e então executa um algoritmo de otimização que atende a todo o consumo com o menor custo de produção - Portanto, o resultado se aproxima do método real de calcular “quem produz quanto e como a eletricidade flui”, mas os dados de entrada não são os preços reais de oferta nem a geração real
- As limitações do modelo são discutidas em mais detalhes no capítulo 4 do artigo do
pypsa-eur
Energia renovável e restrições da rede de transmissão
- Eletrificar aquecimento, carros de passeio e transporte por caminhões, e produzir eletricidade de forma quase livre de emissões, pode reduzir a maior parte das emissões dos países desenvolvidos
- Mas simplesmente construir mais instalações de geração renovável não é suficiente
- É preciso atender ao consumo de todas as regiões e, se a rede elétrica não der conta, a energia produzida pode acabar sendo descartada sem uso
- Também importa onde construir a geração renovável; é preciso considerar as restrições da rede elétrica para que a energia produzida possa de fato ser usada
- Um texto que trata mais longamente de questões relacionadas é The Copper Plate Must Die
1 comentários
Opiniões no Hacker News
Ao olhar para a França em uma escala que mostra o país inteiro, os pontos verdes ficam todos perto de usinas nucleares
Isso mostra bem que a rede elétrica francesa funciona em grande parte com energia nuclear
Fico curioso se olhar o mesmo mapa no verão criaria um mapa diferente por causa da mudança na composição da eletricidade
Fica claro que a energia nuclear precisa necessariamente fazer parte da matriz de geração elétrica sem emissões
Por isso, as usinas nucleares da Alemanha ainda aparecem como se estivessem produzindo eletricidade
A UI é boa e os dados são interessantes, mas, ao contrário de http://gridwatch.co.uk/ ou https://gridwatch.templar.co.uk/france/, não parece estar conectado a dados reais em tempo real; parece mais uma estimativa estática baseada em médias
Dizem que usam intervalos de 2 horas, mas não há uma indicação como o horário da última atualização, então não fica claro
No entanto, a quantidade de eletricidade que cada usina realmente produz varia conforme o preço ofertado, e esse preço muda bastante a cada hora; além disso, nem os preços nem a geração são públicos
Em vez disso, o pypsa-eur presume preços para solar, eólica, carvão, nuclear etc. com base em médias históricas e então roda um algoritmo de otimização para atender a todo o consumo com o menor custo de produção
Por exemplo, fazendo uma checagem rápida, a usina de Fessenheim, na França, ainda aparece, mas não produz mais
Pessoalmente, prefiro a opção mais rápida e clara: https://app.electricitymaps.com/
electricitymaps.com oferece uma visão macro muito melhor para ver os fluxos entre países, enquanto este mapa é bom para ver pontos individuais de geração e os fluxos
Lá há todos os dados e o visualizador também é bem bom
Quando um mapa fica inclinado desse jeito e não há como mudar, isso me irrita de forma irracional
Quanto mais se dá zoom, pior fica a distorção, e mesmo reduzindo o zoom ao máximo a distorção do ângulo não desaparece
Deve ser um recurso que o programador fez de propósito, com esforço; fico me perguntando quem achou que isso era uma boa ideia
É como um minimapa de navegação de carro ou de jogo que não mantém o norte para cima, só que pior
Seu eu mais velho vai agradecer
Alguém criou isso de graça e disponibilizou de graça; só não ficou perfeito, e há coisas piores na vida
Se for raiva de verdade, pode haver outra causa mais profunda, e isto pode ser só o gatilho
Se o continente inteiro é uma rede elétrica sincronizada, sempre tive curiosidade sobre como se sabe para quem cada país exporta ou de quem importa eletricidade.
Comparando geração e consumo, dá para medir importações e exportações totais, mas como identificar de qual país vizinho se está recebendo e para qual se está enviando?
A Rússia também é uma grande porção da Europa, mas não está incluída no mapa acima, e imagino que talvez esteja na mesma rede elétrica dos países bálticos.
Sobre a pergunta em si, medir fluxo de potência é engenharia elétrica comum, e medidores residenciais de eletricidade fazem a mesma coisa.
Só que isso é feito mais pelos operadores do que diretamente pelo Estado.
Há um vídeo no EEVblog explicando bem como isso funciona em um medidor residencial analógico de energia: https://www.youtube.com/watch?v=P_3DXcB9-xE
O Energy Charts tem tanto gráficos de fluxos físicos quanto de transações da Alemanha.
Transações: https://www.energy-charts.info/charts/energy/chart.htm?l=en&c=DE&source=tcs_saldo
Fluxos físicos: https://www.energy-charts.info/charts/energy/chart.htm?l=en&c=DE&source=cbpf_saldo
Os dois não são iguais, então às vezes surge simplesmente energia em trânsito, mas acho que aqui o termo trânsito deve ser entendido de forma bem flexível.
Imagino que se saiba separadamente quem pagou por quê.
Entre países conectados, fornecedores também podem participar de outros mercados.
Uma usina francesa pode vender eletricidade para a Espanha, mas não para Portugal.
O ponto central é que o preço ofertado por cada operador é calculado, em certa medida, com base no custo de oportunidade.
Uma turbina eólica não pode vender depois a eletricidade que deixa de vender agora com o vento atual, então não tem custo de oportunidade; e todas as propostas aceitas para uma determinada previsão são liquidadas pelo preço da proposta mais cara entre elas.
Para referência, 1,21 GW é uma referência ao filme Back to the Future, de 1985.
Clipe da cena: https://www.youtube.com/watch?v=BDuZqYeNiOA
Informações sobre o filme: https://en.wikipedia.org/wiki/Back_to_the_Future
Se você ainda não viu, vale a pena assistir à trilogia inteira; é muito divertida e adequada para a família.
Na minha visão de mundo, você pertence a um grupo pequeno de um jeito realmente interessante.
https://youtu.be/AtPA6nIBs5g?si=QidOC7VEn6mxXjBK
Fico curioso para saber onde gigawatts é pronunciado assim.
Esta visualização é bem estranha.
A espessura das linhas parece que deveria ser proporcional à potência em watts, mas na prática não parece ser.
Então não sei o que ela representa; é muito confusa e bastante enganosa.
Também há um dashboard do Grafana feito com dados de eletricidade da Europa em https://energygraph.info/
A característica da Áustria é a hidrelétrica reversível por bombeamento.
Como há muitas montanhas e vales, os lagos são usados como baterias gigantes.
Quando há excesso de oferta, a água é bombeada para cima; quando a demanda está alta, ela é liberada para gerar eletricidade.
Isso ajuda a manter as linhas de transmissão estáveis e compensa fatores como falta de vento, tempos de partida e parada de usinas termelétricas e diferenças nos padrões de consumo causadas pelo frio.
É preciso ter água para bombear de volta, então é necessário um grande reservatório inferior abaixo da barragem ou um rio com grande vazão, e isso é ainda mais raro do que bons locais para hidrelétricas.
Usinas reversíveis por bombeamento totalmente artificiais no estilo de Taum Sauk County são quase um caso único.
Em relação à capacidade elétrica, a Suíça é um dos principais usuários e beneficiários no mundo; em volume total, apenas China, Japão e Estados Unidos têm capacidade instalada acima de dois dígitos de GW.
O que dava para perceber na visualização é que as grandes cidades parecem puxar eletricidade das regiões ao redor, mas também têm grandes polos de geração.
Isso é especialmente claro perto de Londres.
Parece algo natural, considerando que grandes cidades têm alta demanda, tanto industrial quanto residencial.