Me Red Electrica Inteligente

7/23/2019 Me Red Electrica Inteligente

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RED ELECTRICA INTELIGENTE (SMART GRID)

1. INTRODUCCION:

El objetivo de este informe de investigacin desarrollado por alumnos de la facultad de ingeniera

mecnica-energia es sintetizar los conceptos generales de las redes inteligentes (Smart Grids), los

cambios que se prevn en la red elctrica y las principales tecnologas que apoyarn el desarrollo

de las mismas. Una Smart Grid es una red de transporte y distribucin de energa elctrica que

tiene la capacidad de entender, asimilar, elaborar informacin y utilizarla adecuadamente,

haciendo un uso intensivo de las tecnologas de la informacin y las comunicaciones. Una Smart

Grid es un sistema que permite la comunicacin bidireccional entre el consumidor final (usuarios

particulares o industriales) y las compaas elctricas, de forma que la informacin proporcionada

por los consumidores se utiliza por las compaas para permitir una operacin ms eficiente de la

red elctrica. Adems, toda esa informacin permitir ofrecer nuevos servicios a los clientes de

forma complementaria a la propia energa elctrica. Otro aspecto importante asociado a las redes

inteligentes es que deben facilitar la incorporacin de las energas renovables, con las

particularidades asociadas a las propias limitaciones de las fuentes de energa alternativas

(principalmente la produccin de forma irregular) y la falta de infraestructura elctrica en sus

ubicaciones habituales. Tambin hay que destacar las ventajas que las redes inteligentes

proporcionan para la integracin del vehculo elctrico.

2. RED ELECTRICA (EVOLUCION HACIA LAS SMART GRID):

De una forma generalista, se entiende por red elctrica el conjunto de lneas, transformadores e

infraestructuras que llevan la energa elctrica desde los centros de produccin hasta todos los

consumidores. Estas redes son las encargadas de transportar y distribuir la electricidad generada

en la centrales (ya sean las tradicionales nucleares, hidrulicas, de carbn o las ms recientes deciclo combinado o renovables) hasta los puntos de consumo final. Sin embargo las redes actuales

estn diseadas y en funcionamiento desde la mitad del siglo pasado (donde los principales

centros de produccin estaban lejanos de las poblaciones) y deben de ser rediseadas para

convertirse en redes ms efectivas y robustas, de forma que puedan soportar las necesidades

futuras (tanto desde el punto de vista de los consumidores como de las caractersticas de las

centrales basadas en energas alternativas).

En todas las redes se pierde parte de la energa en el transporte y la distribucin. La actividad de

transporte consiste en la conduccin de la energa elctrica a muy alta tensin (ya que se aseguran

unas prdidas de red menores) y se considera cuando la tensin es igual o superior a 220kV(generalmente 400kV y/o 220kV), adems de las interconexiones con otros pases. Por otra parte

la actividad de distribucin consiste en la transmisin o transporte de energa elctrica (tensiones

de 132kV e inferiores) desde las redes de transporte hasta los puntos de consumo. A medida que

nos acercamos a los puntos finales de consumo es preciso conseguir valores de tensin dentro de

la baja tensin (normalmente tensiones que no superan los 1000V) operacin que se realiza en los

centros de transformacin. Entre la instalacin final del usuario y los centros de transformacin


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existe una infraestructura, denominada red de enlace, y que permite la interconexin y proteccin

de las instalaciones.

Todas estas transformaciones estn soportadas por diferentes elementos (transformadores,

protecciones, seccionadores, elementos de control y mando, equipos de medida, etc.), elementos

que al igual que el resto de la infraestructura deben soportar las necesidades futuras. En Espaaestn separadas las actividades de generacin, transporte y distribucin, recayendo en Red

Elctrica el transporte de electricidad y la operacin del sistema elctrico. Red Elctrica transporta

la energa elctrica en alta tensin mediante la gestin de las infraestructuras elctricas que

forman la red de transporte y enlazan las centrales de generacin (de todos los tipos) con las redes

de distribucin a los consumidores. Por otra parte, la energa elctrica no se puede almacenar en

grandes cantidades. Esto implica que su produccin debe igualarse a su consumo en todo

momento y debe existir un equilibrio constante de la produccin con la demanda. Esa es la otra

gran funcin de Red Elctrica, la de operador del sistema, en la que debe de prever el consumo y

supervisar en tiempo real las instalaciones de generacin y transporte de forma que la produccin

de las centrales sea la demanda real de los consumidores. Si hay desviaciones debe de enviar lasrdenes necesarias (tanto de aumento como de disminucin) a las centrales para que ajusten la

produccin y se iguale a la demanda. Para cada da se hace una previsin de la curva de demanda,

que se va ajustando segn las necesidades reales.

3. PROBLEMTICA:

La realidad es que hoy por hoy la infraestructura de red elctrica existente parece que cumple

parte de las expectativas (desde la generacin tradicional y renovable hasta el transporte y parte

de la distribucin) pero tiene que mejorar notablemente desde el punto de vista del usuario final ylas funcionalidades que se espera de ella. Las previsiones indican un crecimiento moderado de la

demanda, un fuerte incremento de las energas renovables y una necesidad de potencia firme y

flexible. Todo ello est haciendo que aparezca un nuevo concepto de red elctrica, las redes

inteligentes cuya definicin bsica puede corresponder a Las redes inteligentes son las redes

elctricas que pueden integrar de manera inteligente el comportamiento y las acciones de todos

los actores conectados a ellas (quienes generan electricidad, quienes la consumen y quienes


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realizan ambas acciones) para proporcionar un suministro de electricidad seguro, econmico y

sostenible.

Adems de los aspectos anteriormente mencionados relacionados con la descripcin actual de la

red elctrica, hay otra serie de problemas y/o necesidades que se han ido acumulando en los

ltimos aos. Son variados y van desde la antigedad de las infraestructuras, motivos puramenteeconmicos hasta las necesidades de integracin de las nuevas energas renovables y el coche

elctrico.

Cada da es ms caro el combustible utilizado por las plantas de generacin de energa

tradicionales, lo mismo que lo es la propia construccin de las centrales. Por otra parte, est el

problema que se produce durante los picos de demanda, que obliga a activar plantas especiales

para poder suministrar esas necesidades de energa. Esas plantas se utilizan nicamente durante

esos periodos, con los sobrecostes que ello supone y que repercute directamente en las facturas

que pagamos.

Los picos se suelen producir en franjas horarias donde todos los consumidores acceden

simultneamente a sus electrodomsticos, aunque en general no sean conscientes de ello. La

posibilidad de conocer en tiempo real el coste de la energa por parte del usuario final hace que

pueda elegir cundo utilizar determinados electrodomsticos repercutiendo en el coste final de

sus facturas y a reducir los picos de consumo.

Para ello sera necesario disponer de contadores inteligentes en todos los puntos de consumo,

principalmente usuarios domsticos. Otro aspecto que estos contadores permitiran mejorar sera

la integracin de las energas renovables para los usuarios finales que dispongan por ejemplo de

paneles solares (o de elementos de microcogeneracin) permitiendo, adems de generarse su

propia electricidad, la inyeccin en la red (y su correspondiente pago) de la energa generadadurante los picos de consumo. Estas iniciativas deben estar soportadas por todas las compaas y

sera necesario que estuviesen acompaadas de las correspondientes reformas normativas y

legales.

Tambin hay que tener en cuenta que el negocio de las compaas elctricas es vender energa y

hay una relacin directa entre la energa que venden y sus beneficios. De esta forma, es difcil que

una compaa decida fomentar la reduccin de los consumos a sus clientes. Esto debe de ir

acompaado de nuevas polticas que incentiven la eficiencia y regeneracin de las infraestructuras

existentes.

Otro problema relacionado con el coste de la energa es, adems del coste propio de las materias

primas, la amenaza que supone la dependencia (en todos sus aspectos) de los suministradores, y

ms si lo son de otros pases. Subidas en los precios o restricciones en los suministros pueden

hacer no viables estrategias y proyectos importantes para la sociedad. La facilidad de la

integracin de las energas renovables (cuya generacin es habitualmente local) y un consumo

sostenible, razonable y controlado por parte de los usuarios puede hacer que se reduzcan esas

dependencias y los costes asociados.


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Los aspectos medioambientales tambin estn presentes. Muchas de las centrales actuales

utilizan combustibles fsiles (petrleo, carbn, etc.) con sus correspondientes implicaciones en

emisiones de humos y gases que provocan el efecto invernadero. Aunque cada vez se estn

introduciendo ms puntos de generacin asociados a las energas renovables, su impacto en el

total an es reducido (aunque cada vez es ms significativo, llegando a un 35% en los primeros

nueve meses del 2010 en Espaa). Es preciso avanzar en investigaciones y sistemas que ayuden a

mejorar aspectos como la eficiencia y la reduccin de gases as como la facilidad de integracin de

las energas renovables, tanto desde ubicaciones centralizadas como desde puntos de generacin

distribuidos.

La fiabilidad de la energa y su distribucin es otro matiz a tener en cuenta. A pesar de que hoy en

da la fiabilidad es muy alta, an existe una gran prdida econmica y social debida a la falta de

electricidad en determinadas ocasiones. Adems, muchas veces las propias compaas no

detectan dichos apagones hasta que los usuarios finales les informan y es habitual que sea

necesario el desplazamiento fsico de los empleados para determinar qu partes de la red estn

daadas. Otro problema adicional es que si no se ataja rpidamente el fallo, puede provocar unfallo en cascada debido a la congestin y sobrecargas que se producen. La implementacin de

sistemas automticos inteligentes puede hacer que las elctricas tengan un conocimiento en

tiempo real de toda la red permitiendo una rpida reaccin, la deteccin previa de problemas

potenciales y la minimizacin del impacto de un fallo. Adems, si se dispone de una conexin

directa con todos los clientes finales se puede comprobar el estado de sus lneas, consumos y

suministros, pudiendo actuar antes de que se produzca el aviso del fallo.

Tambin se ha comentado anteriormente que las infraestructuras que estn generando la

electricidad actualmente son obras que se han realizado hace muchos aos y por lo tanto con una

tecnologa y prestaciones ya muy obsoleta. As como en el campo de las telecomunicaciones ha

habido mucho cambio e inversiones, no lo ha habido en el sector elctrico que sigue funcionando

con instalaciones y servicios de hace muchos aos. Es preciso la inversin en nuevas

infraestructuras, que asociados a la reduccin de costes de las telecomunicaciones, los avances en

sensores y sistemas ms inteligentes y procesadores ms potentes y rpidos harn que la

generacin, distribucin y gestin de energa sea ms barata, ecolgica y permita ofrecer una

nueva serie de nuevos servicios a los usuarios finales.

Para ello es importante la definicin de estndares. Si la infraestructura de las elctricas tiene que

interoperar con otros sistemas e industrias (calefaccin y aire acondicionado, dispositivos del

hogar como los electrodomsticos, en futuro los coches elctricos, etc.) debe estar acompaada

de estndares que permitan esa interoperabilidad. Todas estas motivaciones lleva a la definicin

de lo que son las Smart Grids.

Las redes inteligentes integran las tecnologas de la informacin con las infraestructuras elctricas

actuales haciendo una Internet de la energa (comunicaciones bidireccionales, flujo

multidireccional de la energa y completamente automatizada y controlada).


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4. CONCEPTO DE RED ELECTRICA INTELIGENTE:

La humanidad ha experimentado en el ltimo siglo un desarrollo inmenso sustentado en el

consumo energtico basado en el aprovechamiento de fuentes de energa de origen fsil. Estas

energas han sido explotadas suponiendo una disponibilidad ilimitada, y sin valorar en ningn

momento los costes ambientales ocasionados. Basados en esta forma de consumir combustiblesfsiles, el ser humano se ha basado hasta la actualidad, en un modelo energtico en el cual se

sigue un rigurosa cadena que se lleva a cabo en el siguiente orden: generacin, distribucin,

transporte y consumo.

Modelo energtico actual

Sin embargo, el cambio de este modelo es ms que una necesidad hoy en da, tendiendo el nuevo

modelo a la diversificacin de las fuentes de energa, un mayor aprovechamiento de las energas

renovables y la eficiencia y el ahorro energtico.

El nuevo modelo energtico pretende transformar el sistema actual en un sistema distribuido, en

el cul cualquier agente que est conectado a la red tiene la posibilidad de aportar energa,

posibilitando la creacin de microgeneradores, de forma que no existe una dependencia tan

directa como con la generacin energtica actual.

Gracias a este tipo de red es posible disminuir drsticamente las prdidas por el transporte

energtico, facilitar la conexin a la red de todo tipo de energas renovables (facilitando la

integracin de porcentajes crecientes de energas no gestionables como la elica o la solar),

soportar las capacidades de almacenamiento energtico, soportar la conexin masiva de vehculos

elctricos o hbridos (tanto para cargar como para volcar energa a la red), etc.

Para poder llevar a cabo todas las acciones mencionadas, la red del futuro deber:

Permitir la autogestin de incidencias, tratando los errores producidos en la red y asegurando el

flujo elctrico en todos los puntos.

Estar dotada de resistencia frente a ataques y desestabilizaciones.


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Potenciar la participacin activa de los consumidores, incentivando la generacin local de

energa y la entrega del exceso energtico a la red en horas punta.

Tener capacidad de suministro de energa de calidad adecuada a la era digital, gracias a un

mayor nmero de puntos de generacin que permitir la entrega de diferentes calidades

energticas para cada tipo de aplicacin.

Acomodarse a una amplia variedad de modalidades de generacin y almacenamiento, gracias a

las microredes y a la generacin energtica distribuida.

Facilitar el florecimiento de mercados, debido a la inclusin de nuevos elementos en la red como

el vehculo elctrico, un mayor nmero de energas renovables, etc.

Realizar una optimizacin ms eficiente de sus activos y operacin, gracias a la automatizacin

de todos los elementos implicados.

Modelo energtico Futuro

Como se ha comentado anteriormente, una de las principales motivaciones para el cambio del

modelo energtico es el aspecto medioambiental. En este nuevo modelo de desarrollo sostenible,

las energas de origen renovable, son consideradas como fuentes de energa inagotables, y con la

peculiaridad de ser energas limpias, con las siguientes caractersticas: suponen un nulo o escaso

impacto ambiental, su utilizacin no tiene riesgos potenciales aadidos, indirectamente suponen

un enriquecimiento de los recursos naturales y son una alternativa a las fuentes de energa

convencionales, pudiendo sustituirlas paulatinamente.

Teniendo en cuenta estos aspectos entre otros, la Comisin Europea se reuni en 2008 para

elaborar el plan conocido como Plan 20-20-20. La estrategia 20-20-20 es una iniciativa lanzada

para luchar contra el cambio climtico con un objetivo claro: reducir las emisiones de gases

invernadero en un 20%; ahorrar un 20% en el consumo energtico; y proveer al sistema

energtico con al menos un 20% de renovables; todo ello para 2020.


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Nuevos elementos en el modelo energtico

Este cambio drstico de la forma en la que el ser humano consume energa, est comenzando a

ser catalogado por algunas personas (entre ellos Jeremy Rifkin, presidente de The Foundation on

Economic Trends) como una tercera revolucin industrial. Si bien es cierto que el petrleo, el

carbn y el gas natural seguirn constituyendo una parte sustancial de la energa del mundo hasta

bien avanzado el siglo XXI, existe un consenso creciente en cuanto a que estamos avanzando hacia

el crepsculo de este periodo en el que la totalidad de los costes de nuestra adiccin al

combustible fsil se estn convirtiendo en un lastre para la economa mundial.

De esta forma aunque se est haciendo lo posible para garantizar el uso eficiente de los recursos

fsiles de que an disponemos, y se est experimentando con tecnologas de energa limpia con el

fin de reducir las emisiones de dixido de carbono procedentes de la quema de combustibles

convencionales, los expertos aseguran que una mayor eficiencia energtica y una reduccin

obligatoria de los gases de efecto invernadero no son suficientes, en s mismos, para poder

enfrentar la crisis sin precedentes del agotamiento de las reservas de petrleo.

De cara al futuro todos los gobiernos debern explorar formas alternativas de energa y crear

modelos econmicos innovadores, con el fin de que las emisiones de carbono sean lo ms

prximas posibles a cero, para lo cual ser necesario apoyarse en tres pilares fundamentales:energa renovable, tecnologa de almacenamiento y redes elctricas inteligentes.

Estos tres pilares sern fundamentales, siendo el desarrollo de cada uno de ellos necesario para el

resto, de forma que una vez estn desarrollados completamente se fundar un nuevo paradigma

social-econmico. La situacin internacional, fuera de Europa, no es muy diferente a lo que se ha

comentado.

5. EVOLUCION Y CARACTERISTICAS:


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La tecnologa de Smart Grid nace de los intentos por usar controles de consumo mediante

medidores y sistemas de monitorizacin. En 1980, los medidores automticos se utilizados para

monitorizar las cargas de millones de clientes, lo que deriv en una Infraestructura avanzada en

1990 que era capaz de determinar la cantidad de energa que se utilizaba en diferentes momentos

del da.

La Smart Grid mantiene una constante comunicacin, por lo que los controles se pueden hacer en

tiempo real y se pueden utilizar como un puente para la creacin de sistemas inteligentes de

ahorro de energa en las casas. Uno de los primeros dispositivos de este tipo, fue el de demanda

pasiva que permite determinar las variaciones de frecuencia en la provisin de energa en las

casas.

Dispositivos domsticos e industriales como los aires condicionados, heladeras, y calentadores

ajustan su ciclo de trabajo para evitar su activacin en los momentos en donde exista un pico en la

utilizacin de energa, evitando as la sobrecarga de los sistemas de abastecimiento.

Los proyectos ms recientes son los que utilizan tecnologa inalmbrica o BPL (Broadband Over

Power Line). Los procesos de monitorizacin y sincronizacin de las redes se desarrollaron

enormemente cuando la Bonneville Power Administration cre un nuevo prototipo de sensores

que eran capaces de analizar con gran rapidez las anomalas en la calidad de energa elctrica en

reas geogrficas muy grandes. Esto deriv en la primera Wide Area Measurement System

(WAMS) en el 2000. Otros pases han integrado tambin esta tecnologa, China, est construyendo

su WAMS, que estar terminada en el 2016.

Actualmente, seguimos usando una red elctrica que fue desarrollada hace ms de un siglo, sin

embargo, en un futuro inmediato deberemos afrontar nuevos desafos que surgen de la

liberalizacin de los mercados y de la evolucin de la tecnologa en este campo.

Aunque el funcionamiento de las redes actuales es correcto, se debe trabajar para proporcionar

un suministro elctrico seguro y sostenible. Las nuevas especificaciones que implementar el

sector elctrico sern las siguientes:

Participacin activa del usuario: En la red actual el usuario es una parte completamente pasiva,

el desarrollo de las redes pretender desarrollar una actuacin del usuario ms participativa,

surgiendo oportunidades de microgeneracin, demanda energtica flexible, servicios adaptados a

sus necesidades, etc. Para lograr este punto ser necesario incentivar la participacin del usuario a

la hora de entregar energa generada localmente, en funcin de su cantidad y la franja horaria.

Automatizacin de la red elctrica: Esto permitir realizar un mantenimiento mucho ms

eficiente de todos los componentes de la red, incluso implementando soluciones de gestin

remota. Por tanto ser necesario realizar una fuerte inversin en la renovacin de las

infraestructuras existentes. Existen proyectos que tratan sobre estos conceptos exponiendo una

arquitectura basada en IEDs segn la norma IEC 61850.


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Seguridad en la generacin centralizada: El crecimiento de la red y su capacidad de generacin,

obligar a renovar las centrales generadoras con el fin de asegurar un suministro seguro. De esta

forma se mejorar la fiabilidad en el suministro elctrico ante cualquier perturbacin.

Generacin distribuida y fuentes de energa renovable: Gestin energtica local, reduccin de

prdidas y emisiones, integracin en redes de potencia.

Interoperabilidad con las redes elctricas europeas: Ser necesario mejorar el transporte a largas

distancias y la integracin de fuentes de energa renovable, fortaleciendo la seguridad europea de

suministro a travs de unas capacidades de transferencia mejoradas.

Gestin de la demanda: Desarrollo de estrategias para la regulacin local de la demanda y

control de cargas mediante medicin electrnica y sistemas automticos de gestin de medidas.

Aspectos sociales y demogrficos: Consideracin del cambio de la demanda producido por la

sociedad al incrementar su confort y calidad de vida.

Mejora de la calidad elctrica: Ser posible la eleccin del grado de calidad elctrica requerido

por cada usuario, permitiendo un abanico de posibilidades a la hora de contratar el servicio

energtico. De esta forma ser posible cubrir las necesidades para aplicaciones que requieren un

nivel de calidad elevado en el suministro elctrico, evitando microcortes, perturbaciones, huecos,

etc.

Monitorizacin de la red: Aunque en la actualidad existen diversos sistemas de monitorizacin

implantados en la red de transporte, stos se vern ampliados en gran medida, integrndose

tambin en la red de distribucin y en los usuarios finales.

6. DEFINICION GENERAL Y COMPARACION CON LAS REDES CONVENCIONALES:

Aunque no existe una definicin general estndar, la Plataforma Tecnolgica Europea de Smart

Grids (Smart Grids: European Technology Platform) define una red inteligente como una red

elctrica capaz de integrar de forma inteligente el comportamiento y las acciones de todos los

usuario conectados a ellageneradores, consumidores y aquellos que realizan ambas acciones

con el fin de distribuir de forma eficiente y segura el suministro elctrico, desde el punto de vista

sostenible y econmico.

Una red inteligente emplea productos y servicios innovadores junto con monitorizacin

inteligente, tcnicas de control, comunicaciones y tecnologas de autoajuste con el fin de:

Fomentando la participacin de los usuarios de forma activa en la red.

Permitir la coexistencia en la red de todo tipo de generadores, independientemente de su

tamao o tecnologa.

Suministrar a los usuarios una mayor cantidad de informacin y opciones a la hora de

seleccionar el suministro elctrico.


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Reducir el impacto ambiental por medio de mejoras en la eficiencia de la generacin y el

transporte energtico.

Mejorar el nivel de la energa elctrica generada, permitiendo al usuario que lo requiera

disponer de cierto grado de calidad en su suministro energtico.

Mejorar y ampliar los servicios energticos de forma eficiente.

Promover la integracin de los mercados hacia el mercado Europeo, y facilitar el transporte de

energa a largas distancias.

En resumen, una Smart Grid se basa en el uso de sensores, comunicaciones, capacidad de

computacin y control, de forma que se mejora en todos los aspectos las funcionalidades del

suministro elctrico. Un sistema se convierte en inteligente adquiriendo datos, comunicando,

procesando informacin y ejerciendo control mediante una realimentacin que le permite

ajustarse a las variaciones que puedan surgir en un funcionamiento real. Gracias a todas estas

funcionalidades aplicadas a la red, es posible conseguir las caractersticas descritas anteriormente.


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Caractersticas de las Smart grid


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7.FASES HACIA LA RED INTELIGENTE

El desarrollo e implantacin de las Smart Grids ser algo progresivo y tendr una fuerte

dependencia con los avances tecnolgicos y polticos que hoy en da se estn llevando a cabo.

Aunque son numerosos los campos en los que se trabaja actualmente, a continuacin se describe

en alguno de ellos, los avances ms destacados.

Centros de Transformacin

Generalmente los transformadores son dispositivos muy fiables, con una vida til entre 20 y 35

aos, con un mnimo de 25 aos a una temperatura de funcionamiento de 65-95C. Sin embargo,

en la prctica, la vida de uno de estos transformadores puede llegar a los 60 aos con un

mantenimiento apropiado.

Actualmente se est trabajando en varios campos relativos a estos elementos de la red elctrica.

La prevencin de incidentes de funcionamiento, es un asunto de vital importancia, en el que se

estn desarrollando tcnicas para prevenir la ruptura de los tanques de aceite. Adems desde elpunto de vista de diseo de nuevos transformadores, se estn siguiendo nuevas lneas de diseo

para optimizar la seguridad de funcionamiento.

Otro tema que se aborda en relacin a estos elementos, es el del diagnstico y optimizacin de su

vida til. En este campo se est trabajando realizando modelos de prediccin y simulaciones de

forma que se pueda conocer el comportamiento de los transformadores, pudiendo anticipar

metodologas de mantenimiento adecuadas. Por otro lado se tiende a instalar sistemas de

monitorizacin para la deteccin de anomalas de funcionamiento, o para la captura de datos que

facilite a posteriori la elaboracin del modelo de funcionamiento.

Equipos de alta tensin

La creciente demanda energtica est obligando a la red elctrica a implementar nuevos mtodos

en la parte de generacin y transporte de alta tensin. As surgen temas como la generacin de

Ultra Alta Tensin (UHV), conmutacin de lneas, y optimizacin de la infraestructura existente

para adaptarla a las nuevas necesidades de la sociedad.

La problemtica hoy en da a la hora de generar UHV pasa por la prevencin ante tormentas,

tomando los pararrayos un papel de vital importancia en las instalaciones correspondientes.

Adems la alta temperatura de funcionamiento, as como la cantidad de energa necesaria para

gestionar el proceso de forma ptima, dificultan la generacin de UHV. Para solventar estos

problemas, se encuentran abiertas varias lneas de investigacin que pretenden optimizar todo

este proceso.

La llegada de los nuevos seccionadores de lneas, con unas caractersticas de conmutacin

optimizadas, pueden combinarse con modernos controladores electrnicos, para conseguir

operaciones ptimas de conmutacin, de forma que las conmutaciones de sobretensiones o

anomalas en la red que afectan la calidad elctrica, podran eliminarse.


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La optimizacin y ampliacin de la infraestructura existente requiere mtodos de monitorizacin y

visualizacin de los parmetros crticos. Los sensores de tensin y de corriente pticos

proporcionan un excelente aislante en entornos de alta tensin, permitiendo medir altos voltajes y

corrientes de una forma no intrusiva. Estas caractersticas, junto a su tamao compacto y su

amplio ancho de banda, hacen que estos dispositivos resulten perfectos para realizar estas

medidas.

Subestaciones

La creciente poblacin, urbanizacin e industrializacin en conjunto con la generacin de energa

remota, especialmente en el caso de energas renovables est incrementando la necesidad de

transmisin con un mayor volumen de energa a grandes distancias. Esto sita las subestaciones

como una pieza clave en la entrega y recogida energtica.

Dada la creciente densidad de poblacin en las ciudades, cada vez es ms complicado encontrar

un emplazamiento adecuado para las subestaciones elctricas. Dado este problema, surge la idea

de integrar las subestaciones bajo los edificios de apartamentos o centros comerciales. Esta tarea

requiere de una serie de especificaciones y estudios que aseguren un correcto funcionamiento de

la red elctrica.

Por otro lado se est tendiendo integrar cierta capacidad de computacin y automatizacin en las

subestaciones como primer paso hacia la Smart Grid. De esta forma segn la normativa IEC 61850

se comienza a aplicar inteligencia a estos elementos de la red que sern capaces de comunicar

directamente con otros elementos.

Proteccin y automatizacin de la red

Los sistemas de automatizacin en subestaciones, encargados de interconectar una serie de

dispositivos han existido desde hace unos 20 aos, usando protocolos propietarios, esos sistemas

se han encargado principalmente de la supervisin de elementos. Hoy en da, este tipo de

sistemas han evolucionado y siguen hacindolo siguiendo como base los protocolos y actuaciones

declarados en IEC 61850, utilizando comunicaciones peer-to-peer y habilitando el intercambio de

datos entre sistemas a diferentes niveles y con herramientas diferentes, permitiendo adems de la

supervisin, controlar una serie de dispositivos o variables.

Por otro lado, el aumento de la generacin energtica renovable y la cogeneracin, requieren la

aplicacin de tecnologas de forma que se posibilita su gestin y proteccin. Este impacto en las

redes elctricas se manifiesta actualmente, tanto en la transmisin como en la distribucin de estetipo de energas. En particular, el efecto en las subestaciones, tanto en su proteccin como en su

control, ha sido profundo, debido a la necesidad de gestionar electricidad intermitente y de varios

niveles de voltaje.

Por tanto para el desarrollo, y supervisin de los elementos de la red, surgen hoy en da una gran

cantidad de soluciones para la monitorizacin energtica y de parmetros asociados a esta.


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Sistemas de informacin y telecomunicaciones

Las comunicaciones entre los diferentes dispositivos del Centro de transformacin y el Centro de

Control y Supervisin no han tenido hasta ahora un estndar que permita una comunicacin de

datos eficiente, dificultando la implantacin de los sistemas SCADA en los centros de

transformacin. Adems, la interfaz con los rels era en muchos casos inexistente.

Para solventar estos problemas se ha creado el protocolo internacional IEC 61850, que define la

comunicacin entre diferentes dispositivos conectados a una red de rea local y se han

desarrollado nuevos dispositivos, los IEDs, que integran elementos de comunicacin para el

telecontrol.

Es importante recordar las capas tcnicas que componen la red elctrica inteligente al desarrollar

la estrategia y la hoja de ruta hacia la transformacin. Al nivel ms alto, las tecnologas de la red

elctrica inteligente pueden dividirse en tres capas:

Capa de energa. Generacin de energa, transmisin, subestaciones, red de distribucin yconsumo de energa.

Capa de comunicaciones. Red de rea local (LAN), red de rea amplia (WAN), red de rea de

campo (FAN)/AMI y red de rea residencial (HAN), que permiten el soporte de la infraestructura

de TI.

Capa de aplicaciones. Control de respuesta de demanda, facturacin, control de averas,

monitoreo de carga, mercados energticos en tiempo real y nueva gama de servicios al cliente.

Si bien se requerirn cambios en las tres capas, es probable que la capa de comunicaciones sea la

que ms cambios requiera. De las tres capas, la capa de comunicaciones es la que posibilita laexistencia de la red elctrica inteligente, aunque la red no ser verdaderamente inteligente si no

se desarrolla adecuadamente la capa de aplicaciones. Esta capa acta como sistema circulatorio

para interconectar los distintos sistemas y dispositivos, la capa de energa con la capa de

aplicaciones, para comunicar ambas completamente con la cadena de suministro de energa.

Regulacin y mercado elctrico

La evolucin actual de las TICs, sistemas de monitorizacin, gestin energtica a nivel local, as

como las tecnologas inteligentes para el hogar abren nuevas oportunidades para las iniciativas del

lado de la demanda en el negocio elctrico. Al mismo tiempo, hay una creciente necesidad de

participacin de parte del consumidor en la cadena de suministro elctrico. De forma que la

generacin local cobrar un inters alto. Todo este cambio en el sistema elctrico requerir

nuevas polticas de regulacin y normativas que faciliten la transformacin de la red.


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8. SMART GRID Y LA EFICIENCIA ENERGETICA:

La evolucin de las nuevas tecnologas va alcanzando a todos los sectores y ahora le toca el turno

al sector elctrico, uno de los ms importantes y que necesita nuevos modelos que permitan un

uso ms eficiente de la energa, acorde con los tiempos que corren. El modelo clsico, centralizado

de las centrales elctricas, no se ajusta a las energas renovables, ya que estas no proporcionan unflujo constante de energa (dependen del sol, del viento...). La idea es que se creen unas centrales

elctricas inteligentes distribuidas capaces de suministrar energa de forma dinmica dentro de lo

que denomina red inteligente o Smart Grid.

La principal caracterstica de una Smart Grid es que permite la distribucin de electricidad desde

los proveedores hasta los consumidores, utilizando tecnologa digital con el objetivo de ahorrar

energa, reducir costes e incrementar la fiabilidad. Para conseguir este objetivo es necesario un

reparto ptimo de la energa que implicara bien su almacenamiento cuando existe un excedente

(algo realmente complejo y costoso) o una reestructuracin del sistema actual para adaptarse a la

demanda de forma flexible aprovechando las tecnologas existentes.

La solucin pasa por implicar al usuario consumidor, que tiene un papel muy importante, ya que

se convierte en un elemento ms dentro de la red inteligente. La idea es que las tarifas sean

dinmicas, variando su precio en funcin de la demanda y siendo el usuario conocedor de las

mismas en tiempo real. Para conseguir eso, se aadiran en los hogares unos dispositivos

inteligentes (smart meters) que vendran a reemplazar a los clsicos contadores y que son capaces

de informar en cada momento del precio de la energa que consumimos. Pero no solo

visualmente, sino tambin a travs de un protocolo informtico, algo que se podra combinar con

aparatos elctricos y electrnicos inteligentes que se activaran cuando el consumo fuera ms

favorable, con el consiguiente ahorro energtico. Si nos fijamos en el consumo de energa elctrica

en Espaa, podemos observar cmo existen picos de demanda a determinadas horas. Lo que se

pretende con este sistema es premiar a aquellos usuarios que utilizan energa elctrica en horarios

de baja demanda sin que suponga un esfuerzo adicional por su parte (sistema no intrusivo).

De esta forma sera posible reducir la generacin energtica basada en el uso de recursos fsiles,

que son los utilizados a la hora de cubrir los puntos de mayor demanda.

Adems, dentro de este modelo, los usuarios tambin pueden ser proveedores de energa

(read/write grid). Las energas renovables constituyen una buena forma de producir energa y el

excedente podra ser distribuido apropiadamente a travs de la smart grid, con el consiguiente

beneficio econmico para el usuario. Relacionado con esto, existe tambin el denominado vehicle-to-grid que trata de aprovechar la capacidad de almacenamiento de los vehculos elctricos para,

en los momentos que sea interesante para el propietario del vehculo o para el sistema, inyectar

electricidad en la red.

La inclusin de las nuevas tecnologas en el mbito del usuario, como la monitorizacin energtica

local, permitir tambin una mayor concienciacin del usuario a la hora de consumir energa. En

este apartado radica una fuente de potencial para conseguir una eficiencia energtica necesaria


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en la sociedad, que en la actualidad no se aplica debido a la desinformacin general de las

personas.

9.ASPECTOS SOCIALES:

Uno de los actores principales en el futuro de las redes inteligentes es el usuario domstico final.

Para que su participacin sea activa y cumpla las expectativas que se esperan del sistema habr

que convencerle y cambiar sus hbitos de consumo.

Una alternativa para la modificacin de los hbitos puede ser el factor econmico. Es decir hacer

suficientemente atractivo desde el punto de vista monetario la limitacin que puede llevar

asociada una tarificacin especial por horas, es decir no poner la lavadora o el lavavajillas cuando

uno quiera sino cuando sea econmicamente ms rentable o bien, si la gestin de las cargas

domsticas las lleva directamente el propio comercializador o distribuidor, la incomodidad de

pasar un poco ms de calor en verano o de fro en invierno porque es necesario modificar las

consignas para no saturar el sistema.

La oferta debe de ser suficientemente atractiva para pasar de la tarifa plana actual a las posibles

tarificaciones mencionadas. Hoy en da existe ya una tarifa con discriminacin horaria con el

objetivo de trasladar el consumo de electricidad al perodo ms econmico (la parte

correspondiente a los horarios valle). Hay tambin opciones que aseguran que utilizan siempre

energa procedente de energas renovables y apelando a la concienciacin de los usuarios finales

incrementan el precio de la energa.

En este aspecto es necesario un aprendizaje previo, tanto de las propias personas como de los

comercializadores para la elaboracin de ofertas para cada sector, de los hbitos y necesidades de

cada uno.

Existen proyectos (proyecto europeo BewareE) que tienen como objetivo estimular los cambios de

comportamientos de los hogares mediante la comunicacin e implementacin de servicios

energticos que van desde las campaas de informacin o el asesoramiento individualizado hasta

la implantacin de dispositivos para conocer el consumo de energa en tiempo real en las

viviendas. Por otra parte tampoco son las mismas necesidades energticas (ni tampoco lo son los

hbitos) dependiendo del tipo de hogar al que va destinada la energa. Se puede diferenciar entre

las viviendas unifamiliares, casas adosadas, pisos de edificios de distintos tamaos, etc.

Es cualquier caso tambin es necesario ahondar sobre las distintas alternativas de interrelacin del

usuario final con las caractersticas de la Smart Grid. Tambin se han realizado estudios (porejemplo el Olympic Peninsula Project) para comprobar aspectos relacionados con los ahorros

esperados o las estrategias de decisin ante los cambios de tarifas. En este aspecto la facilidad de

uso del sistema y estrategias de fit and forget dentro de los sistemas de control y de

programacin de respuesta a las demandas en los que no hay que responder de forma activa a

cada cambio tarifa fueron los ms aceptados.


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Otras alternativas que se estn barajando relacionadas con las Smart Grid son las MicroGrids ,

concepto en el que la energa se produce, trasmite, consume, monitoriza y gestiona a nivel local

como parques empresariales, universidades, pero tambin podran ser vecindarios o

urbanizaciones, y que lgicamente tendran una integracin con la red central. Dentro de este

entorno tambin seran necesarios sistemas y estrategias que permita poner de acuerdo a vecinos,

comunidades, barrios, etc. para poder solicitar precios comunes a las elctricas si todo el

vecindario consume menos de una cantidad, etc.

10. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Las Smart Grids proporcionarn una serie de ventajas directas sobre empresas y usuarios que

repercutirn directamente en el desarrollo del mercado energtico y en la evolucin de la red

elctrica hacia una red inteligente.

Para las empresas distribuidoras:

Reduccin de prdidas de energa: la compaa podr gestionar su energa de maneraautnoma, identificando y controlando el gasto de la misma.

Eficiencia: se podrn realizar sofisticados anlisis de los patrones de consumo, identificando

oportunidades que posibiliten la reduccin del consumo.

Optimizacin de la infraestructura de red.

Permiten ofrecer un mejor servicio al cliente, con ms ventajas comerciales (nuevas tarifas, pago

por uso, etctera).

Para los usuarios:

Pago por uso: al no ser necesaria una lectura manual, se eliminan los recibos estimados y los

consumidores slo pagan por lo que consumen.

Tarifas flexibles: las empresas gestionan diversas tarifas para optimizar el consumo de la energa.

Gestin en remoto del suministro de energa: no ser necesario una intervencin local para

activar, terminar o incrementar el suministro.

Aunque, en la actualidad, el sector de la automatizacin del hogar se encuentra en una situacin

complicada, se est promoviendo el uso e instalacin de sistemas de control y automatizacin en

el hogar orientados a aumentar el rendimiento de la energa, la disminucin de las prdidas

energticas y la integracin y accesibilidad a personas con discapacidades.

Aunque en la actualidad ha aumentado el nmero de agentes involucrados en el sistema elctrico

por la liberalizacin del mercado energtico, se prev la aparicin de nuevos participantes como

empresas de servicios energticos, integradores de sistemas, auditores, etc.


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Tambin se prev un desarrollo de las energas renovables y el vehculo elctrico de forma

exponencial y paralela a las Smart Grids, por lo que es necesario tener siempre en cuenta estos

conceptos a la hora de realizar cualquier tipo de investigacin o desarrollo relacionado con la

evolucin de la red elctrica.

Ser importante realizar inversiones y subvencionar la investigacin y el desarrollo en lneas comoelectrnica de potencia, transporte energtico, almacenamiento elctrico, telecomunicaciones,

nuevos materiales, eficiencia energtica, sistemas automatizados, nuevas tcnicas de control

inteligente, vehculo elctrico etc.

Es recomendable profundizar en aquellas acciones que clarifiquen los conceptos y los retos

asociados a con la Internet de las cosas y la Internet del futuro, en la medida en que puedan

generar oportunidades para el sector, ya que se observa en el desarrollo de la red elctrica una

tendencia a la creacin de redes de objetos que se configuran de forma automtica y pueden

operar de forma autnoma.

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