Os Sistemas de Energia Elétrica evoluíram consideravelmente nos últimos anos devido a um aumento de fontes de energia renováveis, ​​variáveis ​​na combinação da produção de eletricidade, onde se exploram recursos energéticos distribuídos de tamanho médio e pequeno. Este movimento de um paradigma centralizado para uma produção descentralizada de eletricidade tem sido acompanhado por uma abordagem centrada no utilizador. Aqui, os consumidores estão capacitados e mais conscientes da tomada de decisões sobre os perfis de consumo de eletricidade.

A capacitação dos consumidores está a ser facilitada através do desenvolvimento e instalação em suas casas de contadores inteligentes avançados que permitem melhorar o conhecimento dos Operadores de Redes de Distribuição (ORD) acerca do seu sistema. Estes dispositivos sofreram grandes desenvolvimentos nos últimos anos, principalmente com a implementação de uma componente mais completa e ativa de rede chamada Smart Meter, ou Contador Inteligente. Os contadores inteligentes também servem como porta de entrada para a comunicação bidirecional com os consumidores, pelo que exigem uma infraestrutura de comunicação adequada e outras funcionalidades ao nível da inteligência e automação de rede, permitindo o surgimento de uma rede elétrica inteligente mais vasta. 

A diversidade de produção elétrica e o aumento da interatividade nas redes de distribuição exigem uma atitude completamente diferente do ORD e ORT (Operador da Rede de Transporte). Em Portugal, os operadores da rede já perceberam a necessidade de introduzir gradualmente mudanças nos seus sistemas, nomeadamente através da instalação de novas funcionalidades de monitorização e controlo capazes de lidar com a gestão dos subsistemas de rede e produção de energia.

Essas mudanças tecnológicas levaram à conceptualização de regimes de controlo para a operação da rede, incluindo Média Tensão (MT), Produção Dispersa, micro-redes, multi-micro-redes, contagem inteligente, veículos elétricos e dispositivos de armazenamento estacionários dispersos. Além disso, estas mudanças levaram ao desenvolvimento de novos modelos de componentes (ou seja, em que se considera a presença de novos tipos de dispositivos de produção com interfaces eletrónicas de potência), novos sistemas de monitorização e controlo, mecanismos de decisão e de controlo e arquiteturas de comunicação, ferramentas de avaliação e integração de modelos nos mercados, incluindo novos sistemas de remuneração. A maior parte do know-how relacionado com todos estes temas foi incorporado nas atividades de I&D do INESC TEC ou resultou diretamente da cadeia de produção de conhecimento desenvolvida na instituição, de uma forma que vai desde a criação de conhecimentos básicos à aplicação e valorização desse conhecimento.

Do ponto de vista económico e social, o desenvolvimento dos conceitos e tecnologias relacionados com redes elétricas inteligentes é exigido pelos modelos de negócios do pacote energia/clima, definidos após o protocolo de Kyoto, onde do lado da oferta espera-se uma exploração maciça de fontes renováveis ​​de energia, em conjunto com um aumento da eficiência de utilização da energia do lado da procura.

Por forma a enfrentar com sucesso uma implementação maciça de milhões de novos pequenos agentes ativos (geradores, cargas, dispositivos de armazenamento), ligados principalmente do lado de baixa tensão (BT) da rede, está prevista uma abordagem sinérgica a dois níveis nesta linha de investigação:

a) Reforço do know-how sobre um conjunto de tecnologias fundamentais dentro da área dos sistemas de energia;
b) Alargamento do âmbito da investigação às Tecnologias de Informação e Comunicação (TIC) por forma a enfrentar desafios emergentes, usando uma nova geração de tecnologias de base.

Conjugando o avanço do estado da arte na área das TIC com as principais tecnologias em sistemas de energia permitirá alavancar um conceito de redes elétricas inteligentes sólido e maduro, com soluções inovadoras, seguindo orientações de I&D como:

1. Arquiteturas de referência na área das de redes elétricas inteligentes e conceptualização de blocos funcionais inovadores;

2. Modelização e ferramentas para a microgeração em larga escala e utilização de Veículos Elétricos, incluindo uma resposta ativa à procura;

3. Abordagens avançadas e ferramentas para otimização e tomada de decisão com múltiplos critérios;

4. Soluções de TIC específicas para redes elétricas inteligentes;

5. Tecnologias de sensorização avançadas;

6. Armazenamento estacionário para redes elétricas inteligentes;

7. Energia e serviços inovadores auxiliares de mercado, incluindo novos regimes de regulamentação;

A agenda de investigação vai exigir também o desenvolvimento protótipos com novas abordagens e dispositivos de controlo, como parte de uma solução de gestão integrada. Estes testes laboratoriais servirão também para demonstrar e transferir tecnologia para a indústria. Esta linha de investigação explorará as instalações laboratoriais que estarão disponíveis, como resultado do financiamento do ON2 à “Infraestrutura Tecnológica de Energia Sustentável” que o INESC Porto construiu.

O desenvolvimento desta linha de investigação sobre redes elétricas inteligentes irá, portanto, servir para formar recursos humanos, reforçar e criar uma capacidade de I&D, com competências multidisciplinares adequadas para responder às necessidades da indústria nacional e internacional nesta área.