Читать книгу Internet de las cosas aplicado a Generación Distribuida - Marcos Politi - Страница 9

El sector eléctrico se encuentra transitando cambios sustanciales en estos tiempos, lo cual está provocando un replanteo del sistema y de sus infraestructuras a nivel global.

Las razones que están impulsando este cambio son múltiples, e incluyen consideraciones tanto a nivel local como global, de entre las cuales podemos destacar aquí algunas de ellas: la necesidad estratégica de diversificación en las fuentes de energía, el creciente desarrollo de las fuentes de energía renovables, los cambios en las necesidades de consumo energético del usuario, y el aumento de los niveles de calidad exigidos en la energía que llega al cliente.

Este contexto genera una coexistencia, cada vez mayor, entre la generación convencional y la generación distribuida, conocida como recursos energéticos distribuidos (REDs).

Esta tendencia va aumento con los años, y exige que el sistema evolucione a un modelo diferente y mucho más tecnológico, mucho más inteligente, conocido como Smart Grid (SG), o Red Eléctrica Inteligente (REI), la Guía AEA 92559 (Asociación Electrotécnica Argentina,2017) en Argentina, la define como

“La conjunción de la red eléctrica tradicional con tecnologías modernas de la información y comunicación, que permite integrar datos provenientes de los distintos puntos de la cadena eléctrica, desde el generador hasta el usuario final; y transformarlos en información y acciones que lleven a una mejora en su gestión. Su objetivo es elevar la eficiencia, confiabilidad, sustentabilidad, calidad de servicio y producto, para hacer frente a los nuevos desafíos de múltiples generadores diversos y estilos de consumo.” [1]

Analizando cada una de las frases podemos observar la necesidad de la Internet de las cosas y todos sus tecnologías y conceptos relacionados, aplicados para la administración de la red.

Una red inteligente, según AEA 92559, “permite integrar datos”, de aquí se puede desprender necesidades de procesamiento de grandes cantidades de datos, big data.

En una red inteligente, según AEA 92559, es necesario obtener datos medidos, “provenientes de los distintos puntos de la cadena eléctrica”, para ellos es necesario contar con dispositivos adaptados para esta función, pero sobre todo habla de dispositivos distribuidos en la red, IoT propiamente dicho.

Para finalmente, en una red inteligente según AEA 92559, “poder transformar estos datos en información y acciones que lleven a una mejora en su gestión”, orientándose claramente a la necesidad de la autogestión de la red.

Las consideraciones anteriores han traído como consecuencia un aumento de la complejidad en la gestión del sistema eléctrico, sobre todo en las áreas de distribución, donde el planteamiento de un modelo pasivo de consumo energético está dando paso a un aumento de la penetración de REDs y de la existencia de flujos de energía bidireccionales.

Para ello será necesario que el equipamiento que forma parte de las REI satisfaga estas nuevas necesidades, que en muchos casos van más allá de la propia electrónica de potencia.

Es este escenario donde los Dispositivos Electrónicos Inteligentes (DEI) cobran un valor fundamental, integrando los requisitos energéticos de una comunidad o ciudad, con las bondades y funcionalidades de los sistemas electrónicos existentes en el mercado.

Para el diseño de un DEI, es necesario en muchos casos sistemas embebidos en microcontroladores y/o microprocesadores capaces de poder manejar datos, y con gran capacidad de procesamiento, capaces además de poder comunicarse a distancias lejanas desde los puntos de toma de muestra y control de dicho dispositivo.

Pero más allá de las prestaciones que sean necesarias para este DEI, es necesario respetar ciertas características de los mismos, para poder satisfacer a los retos de la tecnología

Algunos de estos son:

i. Interacción en tiempo real entre el equipo y los sistemas cloud remoto para la gestión del sistema, así como con diferentes entidades que estén dentro del área de distribución.

ii. Integrabilidad, para poder vincularse en un sistema heterogéneo.

Una red inteligente vincula dos capas, una física, la capa de Potencia y otra de comunicación que podría ser subdividida a su vez, en una capa de comunicaciones propiamente dicha y una capa informática.

Existen distintos aportes de una REI a una RE, dentro de las más importantes se encuentra la bi-direccionalidad. Cuando hablamos de bi-direccionalidad, es decir al fluir de magnitudes en ambas direcciones, nos referimos a dos parámetros destacados, la energía eléctrica y los datos.

La infraestructura de una REI, es construida para establecer un medio de enlace de comunicaciones, que en muchos casos es compartido también por la energía eléctrica, dentro del medio de enlace de comunicación es posible establecer datos para medición, monitoreo, administración y control.

Existen definiciones alternativas de lo que es una REI en el mundo, por ejemplo, el Instituto de Investigación de Energía Eléctrica de los Estados Unidos (EPRI), brinda una nueva definición a la red inteligente. Definieron la red inteligente como una integración de tecnologías eléctricas y de información en la red eléctrica.

Sin embargo, una breve y amplia definición de una REI es la que brinda la IEEE, “Una Smart Grid abarca la integración de las distintas tecnologías de energía, comunicaciones e información para una infraestructura de energía eléctrica mejorada que sirve a las cargas y proporciona una evolución continua de las aplicaciones de uso final”. [5]

Además, proporciona las comparaciones entre una red eléctrica convencional y una red eléctrica inteligente.

TOPICO	Red Eléctrica	Red Eléctrica Inteligente
Método de generación	Centralizado	Descentralizado/Generación distribuida
Monitoreo	Manual	Auto monitorización
Medición	Electromecánica/Digital	Digital
Métodos de control	Limitados y pasivos	Activos
Transductores	Sensores limitados	Ilimitados
Comunicación	Unidireccional	Bidireccional
Inyección de Energía	Unidireccional	Bidireccional
Restauración del servicio	Manual y local	Auto restauración
Arquitectura de red	Radial	Red

[2] Cuadro comparativo entre una red eléctrica convencional y una inteligente.

En países pioneros en estas tecnologías han encontrado aspectos importantes a tener en cuenta en cuestiones de seguridad, tal es el caso de Estados Unidos. En dicho país, por ejemplo, el Departamento de Energía ha definido las características de una REI en una ley pública en el marco de la reunión de Seguridad e Independencia de Energía del año 2007.

La REI, ha sido aceptada como una meta para inspirar mejoras tecnológicas para ser aplicadas a la misma.

En dicha Ley existen varias secciones de políticas que incluyen la modernización de la red eléctrica, los sistemas de redes inteligentes, comité asesor y grupo de trabajo para redes inteligentes, investigación y desarrollo en redes inteligentes, marco de interoperabilidad y atributos de seguridad de red inteligente. Los requisitos y características de la caracterización de redes inteligentes, ha sido descrito tal como se muestra a continuación:

• Mayor uso de información digital y tecnología de controles para mejorar la confiabilidad, seguridad y eficiencia de la red eléctrica.

• Optimización dinámica de las operaciones y de los recursos de la red, con implementación de ciberseguridad.

• Despliegue e integración de recursos distribuidos y de generación, incluyendo recursos para generación eléctrica con fuentes renovables.

• Desarrollo e incorporación de respuesta a la demanda, recursos del lado de la demanda y recursos de eficiencia energética.

• Implementación de tecnologías “inteligentes” (en tiempo real y automatizadas, tecnologías interactivas que optimizan el funcionamiento físico de los dispositivos y dispositivos de consumo) tanto sea para la medición, las comunicaciones relacionadas con las operaciones y el estado de la red, y la automatización de la distribución de la energía.

• Integración de dispositivos “inteligentes” y dispositivos de consumo.

• Despliegue e integración de tecnologías avanzadas de almacenamiento de electricidad para compensación de picos de demanda, incluidos vehículos eléctricos, e híbridos.

• Ofrecimiento a los consumidores de información oportuna y opciones de control.

• Desarrollo de estándares para la comunicación e interoperabilidad de dispositivos y equipos conectados a la red eléctrica, incluida la infraestructura de la red.

• Identificación y reducción de barreras irrazonables o innecesarias para la adopción de tecnologías, prácticas y servicios de redes inteligentes. [3].