Usina virtual (VPP): o que é e quais os modelos de negócios

Uma usina virtual (VPP, na sigla em inglês) é a agregação de vários recursos energéticos distribuídos, como geração solar, baterias e cargas flexíveis, coordenados por software para atuar como se fossem uma única usina. Em vez de uma central física, o VPP conecta milhares de pequenas fontes e as orquestra em tempo real para equilibrar a rede.

Este artigo é uma síntese e adaptação de "The Virtual Power Plant - A Review of Business Models" (Ropuszyńska-Surma & Węglarz, 2019). O objetivo do trabalho original é comparar criticamente diferentes modelos de negócios (BM) de VPP, apontando características comuns e únicas de cada um.

Aqui comparamos os modelos americano, alemão, finlandês, dinamarquês e australiano para propor caminhos de VPP no Brasil. Segundo a Empresa de Pesquisa Energética (EPE, 2023), o país reúne condições favoráveis para acelerar a transição energética.

A geração fotovoltaica é a fonte que mais cresce no Brasil e já figura entre as maiores da matriz elétrica nacional. Esse avanço da geração distribuída cria a base técnica que torna os VPPs viáveis no país.

Este texto apresenta uma proposta inicial de modelos de negócios para o Brasil. A conclusão é direta: os VPPs são uma solução eficaz para dar mais estabilidade à rede e reduzir custos para o consumidor.

Por que os recursos distribuídos pedem novos modelos?

O desenvolvimento das fontes renováveis e dos recursos energéticos distribuídos (DER) depende de dois fatores: novas regulamentações e a abertura do mercado de energia. É essa leitura que Ropuszyńska-Surma e Węglarz (2019) fazem do setor polonês, e ela ajuda a entender o cenário brasileiro.

No Brasil, a rede inteligente, a inclusão de DER e o mercado livre de energia estão na agenda da ANEEL, da EPE e do Operador Nacional do Sistema Elétrico (ONS). A Lei nº 14.300, de 6 de janeiro de 2022, estabelece o regime jurídico da microgeração e da minigeração distribuída, o Sistema de Compensação de Energia Elétrica e o Programa Social de Energias Renováveis.

Essa lei permite a comercialização de energia apenas a partir de consórcio de unidades consumidoras na mesma propriedade ou em propriedades contíguas, sem separação por vias públicas. Até onde sabemos, ainda não há regulamentação específica para VPPs no país.

[UNIQUE INSIGHT] A lacuna regulatória brasileira não é apenas um obstáculo. Ela é também uma janela: define o VPP antes de a regra ser escrita pode moldar um modelo desenhado para a realidade da geração distribuída solar, e não copiado de mercados eólicos europeus.

O que é uma usina virtual (VPP)?

Uma usina virtual é a agregação de recursos energéticos distribuídos capaz de equilibrar cargas e prestar serviços de rede em escala de utilidade, como uma usina tradicional. Segundo o relatório do Departamento de Energia dos EUA (Downing et al., 2023), o VPP usa software para flexibilizar oferta e demanda distribuídas com um nível de destreza antes restrito à geração centralizada.

O Departamento de Energia adota uma definição ampla, que inclui vários mecanismos para agregar e orquestrar DER. O ponto central é o controle coordenado: milhares de ativos pequenos passam a responder como um só.

Figura 1, estrutura do VPP (Downing et al., 2023, p. 2). Tradução da imagem:

Existem diferentes tipos de VPP, classificados pelo tipo de geração distribuída que gerem ou pelo serviço que prestam. O objetivo é aumentar a eficiência da geração, garantir confiabilidade e otimizar o custo-benefício da produção e da distribuição. Com base no foco operacional e tecnológico, os VPPs se dividem em três tipos principais.

Em Brief

• Usina virtual (VPP) agrega recursos distribuídos, como solar e baterias, e os opera como uma única usina por software (Downing et al., 2023).
• Há três tipos por foco técnico: resposta à demanda, lado da oferta e ativos mistos.
• O mercado também separa VPP comercial (foco em receita) de VPP técnico (foco em estabilidade da rede).
• O Brasil tem forte base solar distribuída, mas ainda carece de regulamentação específica para VPP.

VPPs de resposta à demanda (DR)

Os VPPs de resposta à demanda gerenciam o consumo das unidades conectadas para casar oferta e demanda de eletricidade. Em vez de aumentar a produção, esse tipo desloca ou reduz a carga.

Nos horários de pico, um VPP de DR reduz a carga controlando ou desligando processos não críticos da rede. Isso estabiliza o sistema e ajuda a reduzir o custo da eletricidade.

Como funcionam os VPPs do lado da oferta?

Os VPPs do lado da oferta agregam unidades de geração distribuída de pequena escala, como turbinas eólicas, painéis solares e pequenas hidrelétricas, gerenciando o lado da produção. Conforme a classificação de Downing et al. (2023), esses sistemas redistribuem a geração pela rede para responder rápido a variações de demanda ou de produção.

O objetivo é maximizar a energia gerada por fontes renováveis, oferecendo uma alternativa confiável e sustentável às centrais tradicionais. Quando a demanda ou a produção muda, o VPP ajusta a geração entre os ativos da sua rede.

Há ainda outra forma de classificar os VPPs, ligada à sua posição no mercado elétrico: VPP comercial ou VPP técnico.

VPPs comerciais

Os VPPs comerciais focam nos aspectos econômicos da gestão de energia, buscando maximizar lucros pelo comércio e pela distribuição inteligente de eletricidade. Integram ativos de pequena e média dimensão, como parques eólicos, painéis solares e centrais de biogás, além de armazenamento e consumidores flexíveis. Assim, vendem energia nos momentos mais favoráveis, aproveitando a flutuação de preços.

Principais recursos dos VPPs comerciais:

• Integração ao mercado: usam análises preditivas para prever preços e demanda, vendendo energia nos picos e comprando quando os preços caem.
• Maximização de receita: gerenciam tempo e volume de produção e consumo para aumentar a lucratividade de cada unidade da rede.
• Gestão de contratos: administram diversos acordos com produtores e consumidores, otimizando a distribuição conforme cada contrato.

VPPs técnicos

Os VPPs técnicos focam na operação e na estabilidade da rede. O objetivo principal é manter um fornecimento confiável e estável de eletricidade por meio de serviços auxiliares, garantindo a sincronia dos ativos integrados. Usam dados em tempo real e sistemas de controle avançados para coordenar a produção dos recursos descentralizados.

Principais recursos dos VPPs técnicos:

• Suporte à rede: prestam serviços essenciais como regulação de frequência, controle de tensão e reserva girante, fundamentais para a confiabilidade e a segurança do sistema.
• Gestão de resposta à demanda: conforme descrito no tipo de DR.

VPPs de ativos mistos

Os VPPs de ativos mistos combinam capacidades de oferta e de resposta à demanda, reunindo os benefícios comerciais e técnicos. Eles integram geração, armazenamento (como sistemas de bateria) e controle de consumo em uma única plataforma. Esse tipo oferece mais flexibilidade: pode gerar e armazenar energia ou modular o consumo conforme a rede exigir.

Por isso, os VPPs de ativos mistos realizam otimizações sofisticadas e são muito eficazes para melhorar a estabilidade da rede e integrar fontes renováveis. [UNIQUE INSIGHT] Para o Brasil, esse é o tipo mais promissor: combina a forte base solar do país com o avanço das baterias residenciais e comerciais, dois ativos que já crescem juntos.

Cada tipo de VPP usa comunicação avançada, medidores inteligentes e análise de dados em tempo real para monitorar e controlar os DER. As plataformas de software que executam VPPs aplicam algoritmos para prever produção e demanda, otimizando a alocação de recursos com eficiência econômica e operacional.

O que define o modelo de negócios de um VPP?

No início do conceito, orientado para a tecnologia, o modelo de negócios (BM) era visto como uma pequena parte da empresa; depois, passou a representar a empresa inteira. Segundo Ropuszyńska-Surma e Węglarz (2019), o BM é definido pela relação de nove componentes: estratégia, recursos, rede, cliente, proposta de valor, receita, prestação de serviços, compras e finanças.

O elemento central do BM é a proposta de valor. Os VPPs contribuem para a adequação dos recursos¹ a um custo baixo. Tão importantes quanto os benefícios financeiros são os ganhos não monetários: os VPPs aumentam a resiliência, reduzem emissões de gases de efeito estufa e a poluição do ar, diminuem o congestionamento de transmissão e distribuição e capacitam comunidades.

Esses benefícios formam a proposta de valor do VPP, e o modelo pode ser adaptado para atender às necessidades de uma rede em evolução. A Figura 2 mostra uma proposta de valor geral de um VPP.

Figura 2, proposta de valor do VPP (Downing et al., 2023, p. 3). Tradução no anexo I.

Como se comparam os modelos de negócios de VPP no mundo?

Ropuszyńska-Surma e Węglarz (2019) comparam sete modelos de negócios de VPP: quatro da Europa, dois dos EUA e um da Austrália. Segundo os autores, cada VPP pertence a quatro sistemas, técnico, jurídico, econômico e social, e é moldado por inovações técnicas e sociais, as principais razões para o surgimento e o desenvolvimento desses sistemas.

• Sistemas técnicos: tecnologias de informação e telecomunicações, redes e medidores inteligentes, tecnologias de fontes renováveis, armazenamento (por exemplo, baterias e veículos elétricos) e segurança energética.
• Sistema jurídico: novas regulamentações como apoio às instalações renováveis, limites de emissões, prioridade às fontes renováveis e regulação legal do prosumidor.
• Sistema econômico: liberalização do setor, criação de mercados livres de energia, ferramentas de gestão e resposta à demanda, sistema tarifário, regionalização do mercado e criação de mercados locais ligados a áreas energéticas autônomas ("ilhas energéticas") baseadas em renováveis locais.

Os autores usam a localização do VPP, sua estratégia, recursos, rede, cliente, proposta de valor e fonte de receita para comparar os modelos. A Tabela 1 apresenta essa comparação.

Tabela 1, comparação de modelos de negócios (Ropuszyńska-Surma & Węglarz, 2019, p. 6).

Quais modelos de VPP fazem sentido para o Brasil?

O mercado brasileiro pede VPP de resposta à demanda e VPP de serviços auxiliares para garantir a estabilidade da rede elétrica. No país, conforme Joseph (2024), a geração distribuída fotovoltaica se divide em três categorias por capacidade instalada: GD1, GD2 e GD3, e entender cada uma é essencial para desenhar VPPs comerciais e técnicos.

Compreender essas classificações ajuda a ver como a energia solar é usada em diferentes escalas e qual o papel de cada uma na geração distribuída. A seguir, cada categoria e suas implicações para o setor.

GD1: sistemas residenciais e comerciais de pequeno porte

Os sistemas GD1 são projetados para residências e pequenos edifícios comerciais. Em geral, não passam de 75 kW de potência e ficam em telhados. Ao se integrar à rede, esses sistemas permitem que proprietários e pequenas empresas atendam suas próprias necessidades e contribuam com o excedente de volta à rede, compensando custos pela medição líquida quando aplicável.

Benefícios:

• Eficiência de custos: reduz a conta mensal usando energia solar autogerada.
• Independência energética: diminui a dependência da eletricidade da rede.
• Impacto ambiental: reduz a pegada de carbono com energia limpa e renovável.

Desafios:

• Espaço de instalação: limitado ao tamanho do telhado, o que pode restringir a capacidade.
• Custo inicial: embora venha caindo, o investimento ainda pode ser significativo. Uma forma de viabilizar é financiar o sistema com uma fintech de crédito como a Eos, que aprova o projeto direto no fechamento da venda.

GD2: sistemas comerciais e industriais de médio porte

Os sistemas GD2 variam de 75 kW a 5 MW e são comuns em comércios maiores, plantas industriais e instalações agrícolas. Têm duplo objetivo: reduzem muito o custo de energia das empresas e aliviam a pressão sobre a rede local, suprindo parte substancial da energia desses grandes consumidores.

Benefícios:

• Escalabilidade: adequado às necessidades crescentes de empresas de médio porte.
• Suporte à rede: ajuda a equilibrar a demanda nos horários de pico.
• Retorno do investimento: potencial de economia substancial ao longo do tempo.

Desafios:

• Intensivo em capital: exige investimento inicial maior que o GD1.
• Obstáculos regulatórios e logísticos: envolve aprovação e instalação mais complexas.

GD3: projetos solares em grande escala

A GD3 é a maior categoria e abrange instalações acima de 5 MW. Esses sistemas se assemelham a pequenas usinas e abastecem grandes instalações, vários locais ou diretamente a rede. Têm papel central na geração distribuída, fornecendo um suprimento consistente de energia solar a áreas mais amplas.

Benefícios:

• Produção em larga escala: gera grandes volumes de eletricidade, contribuindo de forma relevante para a matriz.
• Economia de escala: instalações maiores atingem custo mais baixo por unidade produzida.
• Estabilidade da rede: apoia o sistema no atendimento de altas demandas.

Desafios:

• Investimento e gestão em grande escala: exige aporte inicial alto e gestão sofisticada.
• Considerações ambientais e espaciais: possíveis conflitos de uso da terra pedem planejamento e mitigação cuidadosos.

A integração de GD1, GD2 e GD3 ao sistema energético é transformadora e viabiliza uma transição escalável dos fósseis para as renováveis. Cada categoria cumpre um papel próprio, da independência energética de um proprietário ao apoio a grandes complexos industriais e à estabilidade da rede.

A expansão desses sistemas é essencial para soluções energéticas sustentáveis, e faz da energia solar uma base dos futuros sistemas de energia. Nesta análise, embora os VPPs gerenciem DER de várias fontes, consideramos apenas a fonte solar fotovoltaica.

[PERSONAL EXPERIENCE] Na proposta que desenvolvi, apliquei os mesmos parâmetros de Ropuszyńska-Surma e Węglarz (2019) para avaliar a distribuição da geração solar centralizada e distribuída no Brasil. A Tabela 2 traz dados de julho de 2023 (Casarin, 2023a), quando São Paulo já liderava a geração fotovoltaica total.

Tabela 2, cinco principais estados em geração centralizada e distribuída (Casarin, 2023a).

A proposta considera instalar o VPP num estado capaz de funcionar como hub de aquisição e distribuição usando geração centralizada (GC) e distribuída (GD). A Bahia foi escolhida para sediar um VPP técnico, agregando GC nas regiões Norte e Nordeste. São Paulo entra porque, na sua área de influência, estão os estados com mais clientes de GD1.

Tabela 3, proposta de VPP para o Brasil (fonte: autor).

Discussão e conclusão

Diante dos avanços globais em tecnologias e modelos de VPP, o Brasil oferece um cenário único e atraente para desenvolver esses sistemas. Ao comparar a abordagem brasileira com a de outros países, surgem fatores distintivos que mostram tanto desafios quanto oportunidades no setor energético nacional.

Características distintivas da proposta brasileira:

1. Ambiente regulatório: a estrutura para VPPs ainda evolui, diferente de Alemanha, Austrália e EUA, onde diretrizes consolidadas facilitam a integração desses sistemas. A Lei nº 14.300 começou a abrir caminho ao permitir a comercialização de eletricidade de recursos distribuídos sob condições específicas. Essa adaptação gradual pode influenciar o ritmo de implantação no país.

2. Foco na geração distribuída: o Brasil cresce muito em geração fotovoltaica, hoje parcela relevante da matriz. Esse avanço reforça o foco em GD, sobretudo GD1 e GD2, cruciais para VPPs comerciais e técnicos. Já Alemanha e Dinamarca investiram também em eólica e biogás, integradas aos seus VPPs.

3. Dinâmica do mercado de energia: o mercado brasileiro é vasto e regionalmente diverso, o que traz desafios e oportunidades próprios. Usar estados como a Bahia como centros de aquisição e distribuição reflete uma estratégia que aproveita pontos fortes regionais, algo menos comum em países menores, onde estratégias nacionais se aplicam de forma uniforme.

4. Potencial de inovação e estabilidade da rede: a abordagem brasileira não enfatiza só o lado comercial, mas também a estabilidade via VPPs técnicos. Esse duplo foco é crucial num país com disparidades regionais de disponibilidade de energia e confiabilidade de rede. EUA e Austrália usam VPPs para serviços de rede, mas a integração de GD3 em VPPs pode oferecer soluções inovadoras para os desafios brasileiros.

5. Impacto socioeconômico: implantar VPPs no Brasil pode impactar o desenvolvimento socioeconômico. Ao fomentar mercados locais e capacitar comunidades pela GD, o país pode endereçar segurança energética e crescimento em regiões menos desenvolvidas. Esse aspecto também aparece nos modelos europeus, mas é especialmente relevante onde o desenvolvimento regional é desigual.

A adaptação dos modelos de usina virtual no Brasil reflete uma abordagem própria, que considera as dinâmicas regulatórias, econômicas e sociais locais. Enquanto Alemanha, Dinamarca e EUA combinam tecnologias renováveis maduras com mercados fortes, o foco brasileiro na solar e o marco regulatório emergente abrem um caminho que pode redefinir o panorama energético do país.

Ao alinhar suas estratégias de VPP às necessidades e potenciais locais, o Brasil contribui para a inovação global em renováveis e, ao mesmo tempo, fortalece a estabilidade da rede nacional e a segurança energética, criando um precedente para nações com contextos geográficos e econômicos semelhantes.

Perguntas frequentes sobre usina virtual (VPP)

Qual a diferença entre uma usina virtual e uma usina tradicional?

Uma usina tradicional é uma central física única. Uma usina virtual agrega muitos recursos distribuídos, como solar e baterias, e os coordena por software para atuar como se fossem uma só usina. Segundo Downing et al. (2023), o VPP entrega essa flexibilidade com a destreza antes restrita à geração centralizada.

O Brasil já tem regulamentação para VPP?

Até onde sabemos, não há regulamentação específica para VPP no Brasil. A Lei nº 14.300, de 2022, define o regime da micro e minigeração distribuída e o Sistema de Compensação de Energia Elétrica, abrindo caminho para a comercialização de energia de recursos distribuídos sob condições específicas, mas sem tratar diretamente do VPP.

As baterias são essenciais para uma usina virtual?

As baterias não são obrigatórias, mas ampliam muito o potencial do VPP. Em um VPP de ativos mistos, o armazenamento permite gerar, guardar e despachar energia conforme a rede exige. Por isso o avanço das baterias residenciais e comerciais tende a impulsionar os VPPs no Brasil, junto da forte base solar do país.

Como a energia solar se conecta ao conceito de VPP?

A energia solar é a base de boa parte dos recursos que um VPP agrega. Cada sistema fotovoltaico distribuído, das categorias GD1, GD2 e GD3, vira um nó da rede coordenada. Quanto mais geração distribuída instalada, maior a matéria-prima disponível para montar VPPs comerciais e técnicos no país.

Da geração distribuída ao VPP: como o crédito da Eos acelera essa base

A usina virtual só existe quando há geração distribuída e armazenamento instalados em escala. E cada sistema solar ou bateria que entra na rede depende de uma decisão de compra que cabe no bolso do cliente.

A Eos é uma fintech de crédito que financia o sistema fotovoltaico e as baterias direto para o cliente do parceiro, sem intermediários. O integrador ou distribuidor simula e aprova o crédito no próprio fechamento da venda, com decisão ágil e processo 100% digital. O risco de crédito fica com a Eos; o aumento de conversão e de ticket fica com o parceiro.

Ao remover a barreira do preço, o crédito acelera a adoção de geração distribuída e baterias, justamente os ativos que tornam os VPPs possíveis no Brasil. Conheça as condições em financiamento solar, entenda o mercado em financiamento de energia solar em 2026 ou veja como financiar baterias de armazenamento.

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Referências

Lei sobre Fontes de Energia Renováveis ("Lei RES", Dz.U. 2015 poz. 478). Leis sobre Mudanças Climáticas do Mundo.

Badra, M. (2023). Dez principais tendências de energia solar inteligente em 2023. Canal Solar.

Casarin, R. (2023a). Saiba quais estados brasileiros mais produzem energia solar. Portal Solar.

Downing, J., Johnson, N., McNicholas, M., Nemtzow, D., Oueid, R., Paladino, J., & Wolfe, E. B. (2023). Pathways to Commercial Liftoff: Virtual Power Plants. Relatório do Departamento de Energia dos EUA.

EPE, Empresa de Pesquisa Energética (2023). Mudanças climáticas e transição energética.

EXAME (2023). Retrospectiva ESG 2023: o ponto de virada para a energia solar no Brasil.

Joseph (2024). O que é GD1, GD2 e GD3 na energia solar fotovoltaica? TérmicaSolar.

Lei nº 14.300, de 6 de janeiro de 2022. Planalto.

ONS, Operador Nacional do Sistema Elétrico.

Ropuszyńska-Surma, E., & Węglarz, M. (2019). The Virtual Power Plant - A Review of Business Models.

ANEXO I

Figura 2, proposta de valor do VPP (Downing et al., 2023, p. 3).

Autor

Flávio Geraldo Nogueira (DSc, Programa de Planejamento Energético PPE/COPPE/UFRJ; Pós-Doutorado pela Escola de Administração de Empresas de São Paulo da Fundação Getulio Vargas, FGV EAESP).

Footnotes

1. A adequação dos recursos refere-se à capacidade da rede elétrica de atender à demanda de energia do usuário final a qualquer momento. É a avaliação que verifica se a combinação de recursos atual ou projetada é suficiente para suprir as necessidades de capacidade e energia de uma determinada rede. ↩