FILTROS

1.Filtros

Até aqui estudamos o comportamento dos circuitos RLC mistos (série e paralelo) em regime permanente (freqüência constante), a resposta em freqüência dos componentes passivos e a ressonância que ocorre nos circuitos.

Existem várias configurações simples de circuitos, também chamadas de redes, que são de grande importância principalmente para os circuitos eletrônicos. Estas redes (circuitos) são chamadas de Filtros.

Na sua definição mais simples, Filtro é um circuito que apresenta um comportamento típico em função da freqüência do sinal a ele aplicado, permitindo a passagem de sinais com certas freqüências, enquanto suprime sinais com outras freqüências.

Os filtros são basicamente compostos por impedâncias interligadas (redes) e o comportamento destes circuitos depende do valor das resistências, capacitâncias e indutâncias envolvidas e da maneira como são interligadas.

Os filtros são classificados quanto à tecnologia e componentes empregados na sua construção e quanto à função que deverá ser executada por ele num circuito eletrônico.

1.1. Tipos de filtros quanto à tecnologia empregada:

a) Filtros Passivos: São os filtros construídos apenas com os elementos passivos dos circuitos,

ou seja, resistores, capacitores e indutores.

1.2. Tipos de Filtros quanto à função executada:

a) Filtros Passa-Baixas;

b) Filtros Passa-Altas;

c) Filtros Passa-Faixa (Passa-Banda);

d) Filtros Rejeita-Faixa (Rejeita-Banda);

Neste trabalho estudaremos em maiores detalhes os Filtros Passivos que, como vimos, é aqueles circuitos capazes de selecionar determinadas faixas de freqüências usando apenas componentes passivos.

O ganho dos filtros passivos é geralmente menor ou igual a 1, com algumas exceções.

1.3. Filtro Passa-Faixa Série:

Um circuito RLC como o apresentado na figura 1 pode comportar-se como um Filtro Passivo Passa-Faixa real.

Figura 1 – Circuito de um Filtro Passivo Passa-Faixa Série

Um Filtro Passa-Faixa é baseado na Ressonância que ocorre entre indutores e capacitores em circuitos CA.

Para sinais de freqüências baixas o indutor do circuito da figura 1 apresenta baixa reatância indutiva e tende a comportar-se como um curto-circuito, porém, o capacitor apresenta alta reatância capacitiva e tende a comportar-se como um circuito aberto. Desta forma, a maior parcela da tensão de entrada estará sobre o capacitor e a tensão sobre o resistor de saída será muito baixa, ou seja, o sinal será atenuado. Podemos dizer que o circuito “impede a passagem” de sinais de baixa freqüência.

Para sinais de freqüências altas o capacitor apresenta baixa reatância capacitiva e tende a comportar-se como um curto-circuito, porém, o indutor apresenta alta reatância indutiva e tende a comportar-se como um circuito aberto. Desta forma, a maior parcela de tensão de entrada estará sobre o indutor e a tensão sobre o resistor de saída será muito baixa, ou seja, o sinal será atenuado. Podemos dizer que o circuito “impede a passagem” de sinais de alta freqüência.

Para sinais de freqüências intermediárias, ou seja, sinais cujas freqüências estiverem numa faixa próxima à Freqüência de Ressonância do circuito, o indutor e o capacitor juntos apresentarão baixa reatância e tenderão a comportarem-se como um curto circuito, como estudado no capítulo sobre Ressonância. Desta forma, a maior parcela da tensão de entrada estará sobre o resistor de saída. Podemos dizer, então, que o circuito “deixa passar” sinais dentro de uma determinada faixa de freqüência.

1.4 Freqüência Central

A chamada Freqüência Central de um Filtro Passa-Faixa ocorre justamente na Freqüência de Ressonância.

Como sabemos, para haver Ressonância Série é necessário que as Reatâncias Capacitiva e Indutiva do circuito se anulem e se comportem como um curto-circuito, ou seja:

Nesta situação o ganho será unitário, pois, como podemos perceber no circuito da figura 1 toda a tensão de entrada estará disponível na saída. Assim,

Como esperado, obtivemos para a Freqüência Central a mesma expressão já conhecida para o cálculo da Freqüência de Ressonância.

2. Filtro Passa-Faixa Paralelo

Um circuito RLC como o apresentado na figura 2 pode comportar-se como um Filtro Passa-Faixa Real.

Figura 2 - Circuito de um Filtro Passa-Faixa RLC Paralelo

Para sinais de freqüências baixas, o capacitor da figura 2 apresenta reatância elevada e seu comportamento tende a um circuito aberto, porém, o indutor apresenta baixa reatância e seu comportamento tende a um curto-circuito. Desta forma, a maior parcela da tensão de entrada estará sobre o resistor e a tensão de saída será muito baixa, ou seja, o sinal será atenuado.

Podemos dizer que o circuito “impede a passagem” de sinais de baixa freqüência.

Para sinais de freqüências altas, o indutor apresenta reatância elevada e seu comportamento tende a um circuito aberto, porém, o capacitor apresenta baixa reatância e seu comportamento tende a um curto-circuito. Desta forma, a maior parcela da tensão de entrada estará sobre o resistor e a tensão de saída será muito baixa, ou seja, o sinal será atenuado. Podemos dizer que o circuito “impede a passagem” de sinais de alta freqüência.

Porém, para sinais de freqüências intermediárias, ou seja, sinais cujas freqüências estiverem próximas ao valor da Freqüência de Ressonância do circuito, o indutor e o capacitor juntos apresentarão alta reatância e seus comportamentos tenderão a um circuito aberto, como estudado no capítulo sobre Ressonância Paralela. Desta forma, a maior parcela da tensão de entrada estará sobre o circuito LC ressonante de saída. Podemos dizer, então, que o circuito “deixa passar” sinais dentro de uma determinada faixa de valores de freqüências.

2.1 Freqüência Central

A chamada Freqüência Central de um Filtro Passa-Faixa ocorre justamente na Freqüência de Ressonância.

Como sabemos, para haver Ressonância Paralela, é necessário que a impedância equivalente do circuito ressonante seja infinita, ou seja, um circuito aberto. Para que isso ocorra é necessário que as reatâncias capacitiva e indutiva do circuito se anulem:

tal que:

Nesta situação o Ganho do circuito da figura 7.6 é unitário, então;

Como esperado, obtivemos para a Freqüência Central a mesma expressão já conhecida para a Freqüência de Ressonância de um circuito RLC.

3. Filtragem passiva com cargas não lineares tipo fonte de correntes Harmônicas

A solução clássica para a redução da contaminação harmônica de correntes em sistemas elétricos consiste no uso de filtros sintonizados (LC série) conectados em derivação (paralelo) com a rede.

As células LC são sintonizadas nas proximidades das freqüências que se deseja eliminar, em geral, os componentes harmônicos de ordem inferior. Para as freqüências mais elevadas é usado um banco de capacitores funcionando como filtro passa-altas.

Nesta abordagem a carga é considerada do tipo fonte de corrente harmônica e é similar à que se obtém, por exemplo, com o uso de um retificador tiristorizado trifásico, alimentando uma carga indutiva, como um motor CC e que normalmente possuem reatores série na conexão com a rede. Ou seja, trata-se de uma situação típica de uma carga industrial.

Como vimos anteriormente, na freqüência fundamental os filtros apresentam característica capacitiva, de modo a contribuir para a correção do fator de potência (na freqüência fundamental), supondo que a carga alimentada seja indutiva.

A impedância em série com a fonte de energia CA tem um papel essencial na eficácia do filtro. Se a rede for considerada uma fonte CA ideal, qualquer filtro é inócuo, dado que a impedância de uma fonte de tensão é nula, ou seja, o caminho preferencial para os componentes harmônicos da corrente da carga sempre será a fonte e não o filtro.

3.1. Filtragem passiva em cargas não lineares tipo fonte de tensão harmônica

O caso anterior considerava carga com comportamento de fonte de corrente harmônica, que é típica em ambientes industriais. Por outro lado, se consideradas as fontes de alimentação com filtro capacitivo na saída, a tensão na entrada do retificador é imposta pelo capacitor do lado CC durante o intervalo de tempo em que os diodos estiverem em condução. Estas diferentes situações são ilustradas pela Figura 3.

Figura 3 - Filtro passivo em derivação para cargas tipo

                                 fonte de corrente (esq.) e fonte de tensão (dir.).

No caso de a carga poder ser modelada como uma fonte de corrente, a relação entre a corrente da carga e a corrente da fonte CA é dada por um divisor de corrente. Daí a conclusão de que a eficácia da filtragem depende da impedância da rede.

Já no caso de uma carga com comportamento de fonte de tensão, a eficácia do filtro LC, conectado em paralelo com a carga, pode ser expressa pela admitância equivalente:

Esta equação mostra quanto uma componente harmônica de tensão produzida pela carga produz de corrente na rede. A compensação depende tanto da impedância da carga quanto da fonte CA. Se Zo for nula (a carga se comporta como uma fonte de tensão ideal), o filtro em paralelo é inútil. O mesmo ocorre se a impedância da rede for nula.

Redes que alimentam consumidores residenciais e comerciais apresentam, majoritariamente, cargas do tipo fonte de tensão harmônica, compostas por retificadores monofásicos com filtro capacitivo. Tais cargas são essencialmente compostas por lâmpadas fluorescentes compactas, computadores, monitores de vídeo e eletrodomésticos em geral.

Do ponto de vista de aplicação de filtros passivos, em tais situações torna-se mais efetivo o uso de filtros conectados em série com a alimentação, numa associação LC paralela, de modo a bloquear a passagem das parcelas das correntes indesejadas .

3.2 Especificação do filtro passivo

A distribuição da capacitância total entre os diferentes ramos pode ser feita de diversas maneiras: 1) proporcional à corrente total que deve fluir por cada ramo; 2) em função da ordem harmônica do ramo do filtro ou 3) igualmente distribuída entre os filtros. A primeira tenderia a igualar as perdas nos capacitores, a segunda igualaria as impedâncias harmônicas enquanto a terceira visaria apenas facilitar a manutenção e baixar custos por serem todos os capacitores iguais.

No entanto, a distribuição da capacitância afeta a capacidade global do filtro, e não é possível generalizar uma solução, pois os diferentes métodos produzem resultados melhores ou piores, a depender de vários fatores, como o nível de curto-circuito local, a distorção presente na tensão ou a existência de harmônicos não característicos. Um outro aspecto relevante é que os filtros não devem ser sintonizados exatamente nas freqüências harmônicas, pois na eventualidade da tensão da rede apresentar distorções, poderiam surgir componentes elevadas de corrente nas freqüências de sintonia impostas pela rede.

Para escolher a “dessintonia” também existem diferentes proposições. Alguns autores sugerem que a sintonia seja 5% abaixo da harmônica. Já outros indicam uma dessintonia constante de 18Hz abaixo, em todos os ramos.

Um outro ponto importante a considerar é o fator de qualidade do filtro. Recomenda-se um fator de qualidade entre 20 ≤ Q ≤ 50 onde:

Filtros com valores muito elevados de Q podem apresentar oscilações excessivas durante manobras e transitórios por falta de atenuação. Valores muito baixos, por outro lado, limitam a eficácia do filtro.

3.3 Ações no caso de ultrapassagem dos valores

Limites

3.4 Filtro passivo

n Aplicações típicas:

o instalações industriais com um conjunto de geradores de harmônicas de potência total superior a 200 kVA

(inversores de freqüência, alimentações sem interrupções, retificadores,...),

o instalação apresentando uma necessidade de compensação de energia reativa,

o necessita de redução da taxa de distorção em tensão para evitar a perturbação de receptores sensíveis,

o necessita de redução da taxa de distorção em corrente para evitar as sobrecargas.

n Princípio de funcionamento:

Substituímos um circuito LC ajustado sobre cada freqüência de harmônica a filtrar, em paralelo sobre o gerador de harmônicas.

Este circuito de derivação absorve as harmônicas e evita que elas circulem na alimentação.

Em geral, o filtro passivo é ajustado sobre uma ordem de harmônica próxima da harmônica a eliminar. Várias ligações de filtros em paralelo podem ser utilizadas quando desejamos uma redução forte da taxa de distorção sobre várias ordens.

                                             Figura 4: filtro passivo

3.5 Critérios de escolha

n O filtro passivo permite (ao mesmo tempo):

o a compensação de energia reativa,

o uma grande capacidade de filtragem em corrente.

A instalação onde substituímos o filtro deve apresentar uma estabilidade suficiente, com pouco de flutuação da carga.

Se a potência reativa fornecida é importante, é aconselhado colocar fora de tensão o filtro passivo durante os períodos de fraca carga.

O estudo de ligação de um filtro deve levar em conta a presença eventual de um banco de compensação e pode conduzir a sua supressão.

n O compensador ativo permite a filtragem das harmônicas sobre uma larga faixa de freqüência. Ele se adapta a não importa qual carga. Entretanto, sua potência harmônica é limitada.

4. As soluções para atenuar as harmônicas

“O mercado propõe uma oferta de serviço completa para o tratamento das harmônicas”:

n uma experiência em análise,

n dispositivos de medição e supervisão,

n dispositivos de “filtragem”.

4.1 Diagnóstico

A escolha da solução a mais apropriada, tanto do ponto de vista técnico como econômico, é o resultado de um estudo aprofundado.

O diagnóstico MT e BT

As etapas do diagnóstico serão:

n a medição das perturbações em corrente e em tensão simples e composta aos níveis de receptores poluidores, saídas perturbadas e fontes de alimentação,

n uma modelização sobre o programa dos fenômenos é realizada permitindo uma explicação precisa de suas causas e uma determinação otimizada das soluções possíveis,

n uma relação de diagnóstico completo é proposto colocando em evidência:

o os níveis de perturbações atuais,

o os níveis de perturbação máxima admissível (IEC 61000, IEC34,...),

n uma garantia de desempenho sobre as soluções é proposta,

n implementação, ao menos de materiais adaptados.

4.2 Produto específico (marca Schneider).

4.2.1 Filtro passivo

Figura 5: filtro passivo

Tomadas elétricas inteligentes acessam internet sem fios

Interruptores remotos
Você consegue imaginar uma situação na qual seja necessário acender seu abajur pela internet?
Talvez não, mas acender e apagar todas as luzes de sua casa quando você está fora, ou pré-aquecer o forno enquanto ainda está no supermercado comprando um congelado são situações mais perto do dia-a-dia.
E pode haver muitas mais, para as quais tudo o que você precisará é de uma tomada que entenda o novo protocolo da internet, o IPv6, onde você possa plugar o aparelho que deseja controlar à distância.
Se você vai ligar o abajur ou a máquina de lavar, tanto faz, basta plugar o aparelho desejado nessa tomada, e acessá-la pelo seu celular ou qualquer computador.
E a melhor notícia é que a tomada, que dá um outro sentido ao termo "plugar", já está pronta.
Tomada elétrica sem fios
O protótipo da nova tomada foi construído por engenheiros do Instituto Fraunhofer, na Alemanha.
E com uma vantagem adicional: a tomada precisa dos fios da energia elétrica, mas, do ponto de vista da internet, ela é sem fios: a conexão é feita automaticamente pelo roteador.
Além das tomadas sem fios propriamente ditas, o sistema usa um dispositivo USB conectado ao roteador.
O usuário entra o comando para ligar ou desligar o aparelho através de um navegador web ou aplicativo Android. O roteador recebe o comando, endereça-o para o dispositivo USB, que se incumbe de conversar com a tomada de energia, tudo usando dados criptografados.
Esta função de comunicação de duas vias também permite que a tomada de energia sem fios envie dados para o usuário, informando a quantidade de energia que os aparelhos ligados a ela estão consumindo naquele momento.
"Qualquer eletrodoméstico plugado em uma dessas tomadas pode ser ligado ou desligado remotamente usando um aparelho compatível com o IPv6, como um smartphone ou um laptop, de qualquer lugar," diz o Dr. Gunter Hildebrandt, coordenador do projeto.
Tomadas e interruptores inteligentes
Embora os edifícios e casas inteligentes sejam uma promessa constante, ainda são poucas as opções para quem deseja se libertar dos interruptores e tomadas, que, apesar das aparências sempre em mutação, têm o mesmo QI de 100 anos atrás - isto é, nenhum.
"Esse componente torna a casa inteligente do futuro uma realidade," garante Mathias Dalheimer, membro da equipe.
"Ele permite que os eletrodomésticos sejam controlados de forma inteligente, otimizando ou reduzindo o consumo de eletricidade. Por exemplo, o dono da casa pode ligar a máquina de lavar fora do horário de pico, ou a máquina de lavar louça quando os painéis fotovoltaicos no telhado estiverem gerando energia suficiente," complementa.

O que é uma PCH ?

De acordo com a resolução nº 394 - 04-12-1998 da ANEEL-Agência Nacional de Energia Elétrica, PCH (Pequena Central Hidrelétrica)é toda usina hidrelétrica de pequeno porte cuja capacidade instalada seja superior a 1 MW e inferior a 30 MW. Além disso, a área do reservatório deve ser inferior a 3 km².

Uma PCH típica normalmente opera a fio d'água, isto é, o reservatório não permite a regularização do fluxo d´água. Com isso, em ocasiões de estiagem a vazão disponível pode ser menor que a capacidade das turbinas, causando ociosidade.

Em outras situações, as vazões sao maiores que a capacidade de engolimento das máquinas, permitindo a passagem da água pelo verterdor.

Por esse motivo, o custo da energia elétrica produzida pelas PCHs é maior que o de uma usina hidrelétrica de grande porte (UHE-Usina Hidrelétrica de Energia), onde o reservatório pode ser operado de forma a diminuir a ociosidade ou os desperdícios de água.

Entretanto as PCH´s são instalações que resultam em menores impactos ambientais e se prestam à geração descentralizada.

Este tipo de hidrelétrica é utilizada principalmente em rios de pequeno e médio portes que possuam desníveis significativos durante seu percurso, gerando potência hidráulica suficiente para movimentar as turbinas.

As resoluções elaboradas pela ANEEL permitem que a energia gerada nas PCH´s entre no sistema de eletrificação, sem que o empreendedor pague as taxas pelo uso da rede de transmissão e distribuição. O benefício vale para quem entrou em operação até 2003. As PCH´s são dispensadas ainda de remunerar municípios e Estados pelo uso dos recursos hídricos.

Caso sejam implantados no sistema isolado da Região Norte, podem também receber incentivo do Fundo formado com recursos da Conta Consumo de Combustíveis Fósseis (CCC), para financiar os empreendimentos, caso substituam as geradoras térmicas a óleo diesel nos sistemas isolados da Região Norte.

Bateria de ar-lítio: carros elétricos com autonomia de 800 km

Bateria de ar-lítio: carros elétricos com autonomia de 800 km: Cientistas da IBM afirmam ter resolvido um problema fundamental que poderá levar à criação de uma bateria capaz de dar a um carro elétrico uma autonomia de 800 quilômetros

NA MÍDIA: Luzinhas natalinas exigem cuidados da compra à manutenção; veja como enfeitar a casa com segurança

O Natal está chegando e, com ele, ruas, casas e apartamentos se enchem de luz. Para muitas famílias, a decoração só está completa quando são acesas as tradicionais lâmpadas pisca-pisca na árvore de Natal, no cortorno de janelas e portas, na fachada da casas e nos galhos das árvores.

Para não transformar a decoração natalina em um risco, a atenção deve começar no momento da compra até o armazenamento do produto de um ano para o outro. “Esses pisca-piscas, em sua maior parte, têm componentes precários, o que os torna inseguros”, diz o engenheiro eletricista Paulo Barreto, do Instituto de Engenharia, sediado em São Paulo. “Por mais singela que seja a luzinha, qualquer deslize pode comprometer a segurança da casa”, alerta.

As lâmpadas natalinas foram postas à prova em 2008, quando a Proteste (Associação Brasileira de Defesa do Consumidor) avaliou dez modelos disponíveis no mercado. Todos foram reprovados. Entre os principais problemas encontrados, estavam falta de proteção nos plugues, isolamento precário, fios que podem se romper facilmente e pouca resistência a picos de luz.

Cuidados com a iluminação de Natal
Ao tirar as luzinhas da caixa, verifique se não há fios soltos ou desencapados; ao guardá-la para o próximo ano, evite dobrar a fiação. Se houver problema, descarte

Evite instalar as lâmpadas perto de materiais inflamáveis (como papel, plástico e cortinas)
Prefira lâmpadas com fusível. Sem ele, as lâmpadas podem entrar em curto-circuito mais facilmente e provocar um incêndio

Ao se deitar, desligue a iluminação. Além de economizar, ao apagar as luzes você não corre o risco de sobrecarregá-las

Calcule quantos cordões de pisca-pisca a tomada aguenta e, mesmo com extensão, não ultrapasse esse limite

Não suba em estruturas metálicas ao montar sua decoração (isso evita choques)

Se for decorar árvores na parte externa da casa, certifique-se de que ela não está em contato com postes ou fios da rede elétrica

Nunca una dois cordões com fita isolante ou outro material. Compre cordões com plugues próprios para emenda

Só use na parte externa da casa ou na sacada luzinhas próprias para este fim
Mantenha crianças distantes da fiação e da tomada do aparelho

Fontes: Proteste, Eletropaulo e Paulo Barreto
"É preciso escolher lâmpadas de boa qualidade", afirma o coordenador de usos finais de energia da concessionária AES Eletropaulo, Fernando Bacellar. Segundo ele, a escolha ou o uso inadequado do produto pode provocar de pequenos curtos a choques e incêndios. "Muitas pessoas costumam aproveitar as luzinhas do ano anterior. Mas dependendo de como foi feito o armazenamento, é comum encontrar parte do plugue descascado", afirma.

Por isso, antes de instalar o material do ano passado, é preciso fazer "checkup" em toda a estrutura do aparelho para verificar se há trechos desencapados ou com o fio exposto. “Em geral, o fio que une as lâmpadas é protegido por uma capa meio frágil de PVC, que pode se tornar quebradiça com o tempo e aí dar choque”, diz Paulo Barreto. Nesse caso, não tente emendar com fita isolante. “Como é um produto muito barato, ao primeiro sinal de desgaste, descarte em local apropriado”, orienta o engenheiro.

Se a intenção é comprar luzes novas, é preciso considerar de antemão onde serão instaladas as lâmpadas. Em geral, as luzinhas mais comuns são fabricadas para o ambiente interno. Se a ideia é colocá-las fora de casa, o produto deve ser feito para isso, permitindo exposição a chuvas, sol intenso e vento. Além disso, ao comprar o produto, o consumidor deve procurar pelo selo do Inmetro (Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia). Apesar de não ter um programa de avaliação de conformidade para pisca-piscas, o instituto certifica compulsoriamente os plugues.

Atenção aos detalhes técnicos

Na hora da instalação, evite o uso de benjamins e dê preferência às extensões que têm fio grosso, mais seguro, ou filtro de linha, que protege o sistema. Para unir um cordão de luzinhas no outro é preciso atenção. Como a maioria das tomadas brasileiras é para 10 amperes (unidade de medida da intensidade de corrente elétrica), o indicado é que os cordões somados não ultrapassem 10 amperes, mesmo que extensão tenha diversas tomadas.

Por exemplo: se um cordão de 100 luzinhas tem 1A, é possível instalar até 10 cordões na extensão que será ligada à tomada. A indicação fica localizada no plugue do aparelho, e é grafada com um “A”. Se ela não existir, é possível fazer outro cálculo, dividindo a potência do aparelho pela tensão da residência (110V ou 220V).

Se um cordão tiver, por exemplo, 100W e for colocado em uma rede de 110V, terá 0,9A. Ao ligar mais de 10 amperes em uma só tomada, explica Paulo Barreto, pode haver sobrecarga, elevando a temperatura da tomada, danificando os pólos e provocando incêndio. Antes disso, porém, o plugue pode esquentar, expondo a pessoa ao choque.

Além dos cuidados contra acidentes, a conta de energia também merece atenção. Pelas contas da Eletropaulo, um conjunto com 500 luzinhas, de 0,5 watts cada uma, que fique aceso por 10 horas seguidas, encarecerá a conta de luz em R$ 1 por dia, ou R$ 30 por mês. Para o barato não sair caro -e durar mais de um Natal-, Bacellar aconselha o uso de luzinhas de LED, que apresentam maior durabilidade e menor consumo de energia.

Cellular smart meter market to climb... and climb

We asked readers recently if cellular-equipped smart meters had reached a tipping point. At least one research firm says that's a yes. A new report from market research and consultancy firm IMS Research forecasts dramatic growth in the cellular smart electric meter market – from 2.6 million shipments annually as of 2010 to 9.5 million in 2016. IMS also says the largest volumes are expected in the US and the UK.

Report author Roland Campos said "The US and UK are forecast to experience the largest volumes of cellular shipments through 2016 for distinct reasons. In the US, telecoms have reduced the cost of data plans for meters significantly to about $1 (or less) per meter, per month. Utilities that wish to reduce up front capital expenditures by over 40% and reduce operating expenses are finally realizing the benefits of using public cellular providers."

The lower operating costs are the result of cutting back or eliminating networking and communications staff required to maintain a metering network. Campos added that the most opportunities for new smart meter deployments in the US probably will come from smaller utilities that have geographically widespread populations with varied geographies.

And, smaller utilities generally have less money to spend and frequently don't get the tax write-offs that are available to large fixed-capital investment projects. He also observed that as telecoms lower the total cost of cellular-based smart meter systems, smaller utilities will migrate to the cellular option – and that larger utilities in the US and elsewhere may investigate collaborating with local telecoms "to make cellular a more viable option."

Learn More about Smart Grid

What is a Smart Grid?
“Smart grid” generally refers to a class of technology people are using to bring utility electricity delivery systems into the 21st century, using computer-based remote control and automation. These systems are made possible by two-way communication technology and computer processing that has been used for decades in other industries. They are beginning to be used on electricity networks, from the power plants and wind farms all the way to the consumers of electricity in homes and businesses. They offer many benefits to utilities and consumers -- mostly seen in big improvements in energy efficiency on the electricity grid and in the energy users’ homes and offices.For a century, utility companies have had to send workers out to gather much of the data needed to provide electricity. The workers read meters, look for broken equipment and measure voltage, for example. Most of the devices utilities use to deliver electricity have yet to be automated and computerized. Now, many options and products are being made available to the electricity industry to modernize it.
The “grid” amounts to the networks that carry electricity from the plants where it is generated to consumers. The grid includes wires, substations, transformers, switches and much more.
Much in the way that a “smart” phone these days means a phone with a computer in it, smart grid means “computerizing” the electric utility grid. It includes adding two-way digital communication technology to devices associated with the grid. Each device on the network can be given sensors to gather data (power meters, voltage sensors, fault detectors, etc.), plus two-way digital communication between the device in the field and the utility’s network operations center. A key feature of the smart grid is automation technology that lets the utility adjust and control each individual device or millions of devices from a central location.
The number of applications that can be used on the smart grid once the data communications technology is deployed is growing as fast as inventive companies can create and produce them. Benefits include enhanced cyber-security, handling sources of electricity like wind and solar power and even integrating electric vehicles onto the grid. The companies making smart grid technology or offering such services include technology giants, established communication firms and even brand new technology firms.

How it works?
With traditional utility technology, when a tree limb falls on a power line and creates an outage, for example, the utility finds out only when a customer calls to complain. With a smart grid system, devices along the network can automatically tell the utility exactly when and where an outage occurred, close the circuit at that location, to “island” the fault, re-route power around failed equipment and create a detailed “trouble ticket” for a repair crew.
Traditionally, electric utilities estimate that a certain type of equipment is likely to wear out after so many years and thus replaces every piece of that technology within that many years -- even devices that have much more useful life left in them. A smart grid system can spot failing grid devices before they give out, letting the utility use a much more cost effective replacement strategy.
When customers are given access to data about their own power use, they can change their habits to be more efficient and save money. Customers will eventually be able to see how the price of electricity changes depending on the time of day it is used, and they will be able to shift their use of the product to times when it is cheaper.
The biggest cost savings in using smart grid may be found in improved efficiency of electricity-delivery operations. For example, once the voltage is known and updated frequently all around a utility’s grid, the utility can work much more efficiently. Rather than supplying extra voltage into the grid to cover possible dips somewhere on that grid, voltage drops can be identified and addressed remotely. Such a direct response lets the utility supply the minimum amount of voltage needed for smooth operations. Utilities testing this benefit in the real world are reporting big cost savings almost immediately.