Está a crescer um impulso para a integração das energias renováveis nos sistemas energéticos, impulsionado por avanços tecnológicos e pela procura de energia sustentável e económica. Com o surgimento de dispositivos eletrônicos inteligentes (IEDs), como medidores de energia e relés de proteção, as concessionárias de energia elétrica estão entrando em uma nova era de recursos energéticos distribuídos (DERs) e comunicações de rede aprimoradas.
Esta mudança, juntamente com os avanços na Internet das Coisas, na inteligência artificial, na blockchain e nos grandes volumes de dados, está a impulsionar a modernização da rede e a criação de cidades inteligentes. Embora o foco inicial da aplicação do blockchain no setor de energia sejam as transações, seu potencial para proteger e agilizar as operações da rede está emergindo. Este desenvolvimento marca um marco dinâmico na gestão da rede, onde a integridade e a confidencialidade dos dados desempenham um papel fundamental na defesa contra ameaças cibernéticas e na garantia de comunicações contínuas. Além disso, este avanço abre a porta ao comércio de energia peer-to-peer em tempo real, revigorando os mercados de energia através de soluções inovadoras na blockchain.
Emilio Piesciorovsky, do Laboratório Nacional Oak Ridge (ORNL) do Departamento de Energia dos EUA (DOE), estabeleceu a equipe de pesquisa com os drs. Gary Hahn, Raymond Borges Hink e Aaron Werth do ORNL e Annabelle Lee da Nevermore Security. Eles lançaram uma iniciativa de pesquisa para aproveitar a tecnologia de contabilidade distribuída (DLT), especificamente blockchain, para melhorar a resiliência da rede e a eficiência operacional. Publicado em revistas autorizadas relatório de energiaA pesquisa da equipe introduz a tecnologia blockchain para detecção precisa de falhas elétricas, monitoramento abrangente da qualidade da energia e gerenciamento eficiente de recursos energéticos distribuídos, incluindo parques de turbinas eólicas. Além disso, a sua abordagem não só garante a comunicação segura de dados dentro da rede, mas também permite a integração perfeita de recursos energéticos distribuídos de propriedade do cliente, marcando um passo importante na evolução dos sistemas de energia em linha com os avanços nas energias renováveis.
Piesciorovsky e seus colegas usaram um simulador em tempo real para simular uma rede de subestação, combinando DERs e IEDs para testar a eficácia do sistema Cyber Grid Guard (CGG) baseado em blockchain. Os testes são projetados para simular uma série de cenários, desde detecção de falhas elétricas até integração de energia distribuída, usando equipamentos simulados e reais para verificar a adequação da tecnologia blockchain em ambientes do mundo real. Piesciorovsky explicou: “Os bancos de teste de rede de subestações multifuncionais com DLT são essenciais para detecção de falhas elétricas, monitoramento da qualidade de energia, casos de uso de energia distribuída e cenários de eventos de rede dentro de áreas de teste designadas”.
A arquitetura do sistema CGG é detalhada através de diagramas de fluxo de eventos e algoritmos, ilustrando a capacidade do sistema de monitorar e gerenciar efetivamente falhas elétricas e qualidade de energia. Piesciorovsky observou: “A implementação do gráfico de fluxo de eventos na plataforma de teste e a definição do gráfico de fluxo do algoritmo para cada aplicação do sistema de energia comprovam a robustez do sistema CGG.” A tecnologia de registro distribuído no núcleo do sistema garante a precisão e a segurança dos dados, distribuindo o registro entre vários dispositivos conectados na rede. Piesciorovsky enfatizou a natureza crítica desta tecnologia: “A integridade e a confidencialidade dos dados dos IED, como medidores de eletricidade e relés de proteção, são de suma importância. Ao melhorar a segurança do compartilhamento de dados, a tecnologia blockchain pode aumentar significativamente a resiliência das microrredes”.
Os resultados deste estudo destacam a aplicação bem-sucedida da tecnologia blockchain no controle e monitoramento da proteção da rede, estabelecendo uma nova referência para a integração do DLT no gerenciamento da rede. Em relação ao potencial transformador do blockchain no gerenciamento e segurança de sistemas de energia, o Dr. Piesciorovsky observou: “Esses resultados validam a capacidade do sistema CGG de avaliar efetivamente o controle de proteção e aplicativos de monitoramento usando DLT”. Esta investigação inovadora abre novos caminhos para a aplicação da tecnologia blockchain na gestão da rede elétrica, enfatizando a sua capacidade de melhorar a segurança, a eficiência operacional e a integração de energias renováveis. À medida que a rede continua a descentralizar-se, avanços tecnológicos como estes tornam-se críticos para garantir a fiabilidade e a sustentabilidade da infra-estrutura energética no futuro.
Referência do diário
Emilio C. Piesciorovsky, Gary Hahn, Raymond Borges Hink, Aaron Werth, Annabelle Lee, Substation Grid Testbed para aplicações DLT para detecção de falhas elétricas, monitoramento de qualidade de energia, casos de uso de energia distribuída e eventos de rede, relatórios de energia, 2023.
Número digital: https://doi.org/10.1016/j.egyr.2023.07.055.
Este manuscrito foi escrito por UT-Battelle, LLC sob o contrato DE-AC05-00OR22725 com o Departamento de Energia dos EUA (DOE). O Governo dos Estados Unidos retém, e o editor, ao aceitar este artigo para publicação, reconhece que o Governo dos Estados Unidos retém uma licença mundial não exclusiva, paga e irrevogável para publicar ou reproduzir a forma publicada deste manuscrito para fins do Governo dos Estados Unidos, ou para permitir que outros o façam. O Departamento de Energia disponibilizará ao público resultados de pesquisas financiadas pelo governo federal no âmbito do Plano de Acesso Público do DOE (https://energy.gov/downloads/doe-public-access-plan).
Nota do autor
Sobre o autor
Emílio Pieshorovsky Graduado pela Universidade Técnica Nacional da Argentina com bacharelado em Engenharia Elétrica (1995). Possui mestrado em Marketing Internacional pela Universidade Nacional de La Plata, Argentina, em 2001. Trabalhou como engenheiro na Pirelli Power Cables and Systems, SDMO Industries, ABB e Casco Systems. Ele recebeu seu mestrado (2009) e doutorado (2015) em Engenharia Elétrica pela Kansas State University. Posteriormente, ele ocupou cargos de pós-doutorado na Tennessee Tech University e no Oak Ridge National Laboratory. Atualmente, ele é técnico profissional e gerente de espaço de laboratório na Reserva de Sistemas de Energia do Laboratório Nacional de Oak Ridge. É autor/coautor de mais de 40 publicações e membro sênior do Instituto de Engenheiros Elétricos e Eletrônicos.
piesciorovec@ornl.gov
Raimundo Borges Schink Ele é um cientista pesquisador de segurança cibernética no ORNL e atua como co-pesquisador principal em muitos projetos nas áreas de segurança cibernética de sistemas ciberfísicos, análise e desenvolvimento de sistemas distribuídos e algoritmos de detecção de anomalias em redes elétricas. Como co-investigador principal, ele desenvolveu propostas que resultaram em mais de US$ 6 milhões em financiamento. Através destes projetos, Raymond colabora com cientistas, engenheiros e técnicos da Duke University; a Autoridade de Energia de Chattanooga, Tennessee; o Escritório de Eletricidade do Departamento de Energia dos EUA; e a Agência de Ciência e Tecnologia do Departamento de Segurança Interna. Ele é autor de inúmeras publicações nessas áreas e possui diversas certificações de TI e segurança da Microsoft e CompTIA.
borgesrc@ornl.gov
Arão W. é pesquisador do Laboratório Nacional de Oak Ridge com foco em segurança cibernética para infraestruturas críticas, incluindo a rede elétrica. Ele recebeu seu PhD em engenharia da computação pela Universidade do Alabama em Huntsville, onde desenvolveu bancos de testes envolvendo sistemas de controle de supervisão e aquisição de dados e sistemas experimentais de prevenção de intrusões. Ele recebeu uma bolsa de estudos CyberCorps Service e completou estágios na Tennessee Valley Authority e no Sandia National Laboratories. Ele obteve mestrado em engenharia elétrica com concentração em sistemas ciberfísicos pela Vanderbilt University e bacharelado em engenharia elétrica pela University of Alabama em Huntsville.
werthaw@ornl.gov
Gary Hahn é Engenheiro de Software de Pesquisa no Grupo de Comunicações e Segurança de Grade do ORNL. Sua experiência e interesses de pesquisa incluem engenharia de dados, IoT industrial, vigilância e aquisição de dados e software embarcado. Ele é bacharel em ciência da computação pela Universidade do Tennessee, Knoxville. Sua equipe ganhou o prêmio R&D 100 de 2019.
hahng@ornl.gov
Annabelle Lee é o fundador e principal especialista em segurança cibernética da Nevermore Security. A experiência técnica de Annabelle inclui mais de 40 anos de projeto e implementação de sistemas de TI e mais de 25 anos de projeto de segurança de rede, desenvolvimento de especificações e testes. Ela tem se concentrado na segurança cibernética no setor de energia nos últimos 15 anos. Ao longo de sua carreira, ela foi autora ou coautora de vários documentos sobre segurança de rede, criptografia e testes. Ela iniciou sua carreira no setor privado com foco em especificação de sistemas de TI, testes de software e garantia de qualidade.
capaze@nevermoresecurity.com
