Smart Gird

SMART GIRD UTE LVT, Esmeraldas - Ecuador

 Resumen – La red inteligente o Smart Grid ha venido a cambiar lo que durante más de 100 años ha sido la única manera de distribuir la energía eléctrica, en una sola dirección desde las empresas generadoras hacia los hogares, negocios y empresas usuarios de las distribuidoras eléctricas, la Smart Grid cambia la distribución tradicional teniéndose generación distribuida comunicación bidireccional que permite reducir costos, mayor eficiencia, medición inteligente y la implementación de energías renovables. Abstract - The Smart Grid has comes to change the unique way of distribution of electrical energy, during more that 100 years, in one way from the generator companies to the homes, business, and industries. the Smart grid change the traditional distribution with distributed power generation, bidirectional comunication that alow reduce costs, greater efficiency, smart metering, and alow to implement renewable energies. Índices – Eficiencia Energética, Energía generación distribuida, Comunicación bidireccional.

amplia gama de recursos y promueve la competencia en el mercado [2]. Hoy en día, países en diferentes niveles de desarrollo social se promueve el desarrollo y utilización de redes inteligentes en estrecha relación con sus propias condiciones nacionales [2].

II. ¿QUÉ SIGNIFICA SMART GRID? El término SMART GRID o Red Inteligente son sistemas que controlan la electricidad entre dos vías la compañía eléctrica y los clientes (fig. 1.1).

Renovable,

I. INTRODUCCIÓN El aumento del consumo de electricidad y la baja activos envejecimiento en la red de energía, que afectan a la seguridad y fiabilidad del sistema eléctrico. De acuerdo con los datos estadísticos, en la cadena de suministro de energía de uso de energía primaria para el consumo eficiente de electricidad, alrededor del 80% de la energía se pierde debido a la ineficiencia de la infraestructura [1]. Incluso alteraciones menores pueden generar fallos importantes en el sistema. Tomando el clima tenemos por ejemplo una región cubierta de nieve y hielo en la parte sur de China en 2008, nevadas continuas destruyeron gran parte de la red, dejando a los sistemas de transmisión de 13 provincias paralizadas, la fuente de alimentación de 170 ciudades cortada, y 36,7 mil líneas y 2018 subestaciones averiadas [1]. La red inteligente tiene varias propiedades que deben considerarse como los factores técnicos, económicos y los beneficios sociales integrados. La red inteligente es una tendencia inevitable de la red eléctrica, los acuerdos se han llegado a entre la mayoría de los países en los que los efectos sobre la lucha contra el cambio climático, garantizar la seguridad energética nacional y promover la economía verde [2]. Se compone de una infraestructura importante del desarrollo económico y social, la red eléctrica es también una plataforma física para realizar la conversión y transmisión de energía, al mismo tiempo que potencia la asignación de una

(fig. 1.1). Elementos que integran la Red inteligente (Smart Grid)

Red inteligente" generalmente se refiere al uso de la tecnología para llevar los sistemas de suministro de electricidad de servicio público en el siglo XI, utilizando el control y automatización remota basada en ordenador. Estos sistemas son posibles gracias a la tecnología de la comunicación bidireccional y el tratamiento informático que se ha utilizado durante décadas en otras industrias. Están empezando a ser utilizadas en las redes de electricidad, a partir de las centrales eléctricas y parques eólicos hasta los consumidores de electricidad en los hogares y negocios. Ellos ofrecen muchos beneficios a los servicios públicos y los consumidores en su mayoría se ven en grandes mejoras en la eficiencia energética de la red eléctrica y en los hogares y oficinas de los usuarios de energía [3]. Durante un siglo, las empresas de servicios públicos han tenido que enviar obreros a recoger la mayor parte de los datos necesarios para proveer de electricidad. Los trabajadores leen los equipos de medición. La mayor parte de los dispositivos que se utilizan para entregar la electricidad aún no se han automatizado e informatizado. Ahora, se están haciendo disponibles muchas opciones y productos para la industria eléctrica para modernizarlo [3]. El número de aplicaciones que se pueden utilizar en la red

inteligente una vez que la tecnología de las comunicaciones de datos se implementa está creciendo más rápido de lo que las empresas pueden asimilarlo. Los beneficios incluyen una mejorada seguridad cibernética, el manejo de fuentes de electricidad como energía eólica y solar e incluso la integración de los vehículos eléctricos en la red [3].

III. FUNDAMENTOS DE SMART GRID En el ámbito de la distribución de energía eléctrica, tanto en media como en baja tensión, la aparición del concepto de Smart Grid se debe a las necesidades de ahorro energético y la incorporación de energías renovables, junto con la necesidad empresarial de la optimización del negocio y el aprovechamiento óptimo de las inversiones y mejora de la eficiencia del sistema. A esto hay que añadir la irrupción del vehículo eléctrico y la exigencia de nuevos productos por parte de los clientes [4]. El aumento de la eficiencia energética en las redes de distribución implica el desarrollo de dos nuevos conceptos [4]:  Tele gestión: es la medida y gestión a distancia y en tiempo real de los consumos del usuario final. Esta nueva funcionalidad en la red permite conocer los hábitos de consumo del usuario, posibilitando la discriminación horaria que dará lugar a una oferta de las Comercializadoras con un rango más amplio de tarifas y servicios adaptados a las necesidades del usuario [4].  Gestión activa de la demanda: es la gestión por parte de la compañía de parte de las cargas del usuario final según un protocolo, unas prioridades y unos beneficios tarifarios acordados entre ambos. Esta funcionalidad permite optimizar el consumo de un cliente en base al comportamiento observado, a un rango de confort definido por el usuario y otras referencias adicionales como, por ejemplo, las condiciones meteorológicas. Este servicio avanzado de gestión permitirá conocer los consumos en tiempo real, hacer previsiones y optimizar [4]. Estos conceptos permiten mejorar sustancialmente las inversiones realizadas en redes de distribución por parte de las compañías eléctricas. Esto es debido a que podrán evitarse o posponerse parte de los desembolsos destinados a la construcción de nuevas infraestructuras o mantenimiento de las existentes, ya que estas funcionalidades permitirán adecuar el comportamiento de los usuarios a las posibilidades de la red, ajustando de una manera mucho más precisa a la actual, la demanda y la oferta de electricidad [4]. Otro punto importante es la incorporación de energías renovables a la red de distribución, que consigue el doble objetivo de incrementar la generación renovable y la eficiencia energética al acercar la generación al consumo, reduciendo las pérdidas en el transporte de la energía eléctrica [4]. Se conoce como Generación distribuida a la aparición de pequeños generadores distribuidos en zonas cercanas a los lugares de consumo, de modo que se evitan las pérdidas asociadas al transporte y se hace un uso más eficiente tanto de

la energía distribuida como de los activos instalados en las redes [4]. La incorporación de la generación distribuida en la red de distribución provoca flujos de energía bidireccionales y, en la mayoría de las ocasiones, no gestionables, que pueden comprometer algunos de los requisitos exigidos a las redes eléctricas, como son la calidad del servicio, la seguridad, la sostenibilidad y la rentabilidad [4]. En comparación con las redes eléctricas tradicionales, las redes inteligentes son tanto económicamente eficiente y respetuosa con el medio ambiente. Las comparaciones de los parámetros se enumeran en la Tabla 1 [1]. TABLA 1 LAS DIFERENCIAS ENTRE LAS REDES DE ENERGÍA TRADICIONALES Y LAS REDES INTELIGENTES. Las redes de energía tradicional

Redes inteligentes

Mecanización

La digitalización

la comunicación unidireccional

La comunicación bidireccional

la generación centralizado topología radial

generación de energía distribuida

de

energía

Topología de la red

Un pequeño número de sensores

sensores y monitores suficientes

Sin monitorización automática

monitorización automática

La recuperación manual

Semi-automática y la recuperación automática medidas de protección de adaptación equipos de control remoto de supervisión sistema de soporte de decisiones y la predicción fiable sistema de control generalizado e intensivo La información completa de precios Más opciones de usuario

Prestar atención a los fallos e interrupciones equipos de comprobación manual El manejo de emergencias a través de personal y teléfono el control finito información de precios limitada Menos opciones de usuario

IV. LAS TECNOLOGÍAS DE SMART GIRD Desde un punto de vista eléctrico, el concepto de Smart Grid se apoya en 3 tecnologías fundamentales (fig.1.2) [5]:

(fig. 1.2) Tecnologías de Smart Grid.

1)AMI: Advanced Metering Infrastructure. 2)DER: Distributed Energy Resources 3)ADA: Advanced Distribution Automation 1) AMI: Advanced Metering Infrastructure. La eficiente utilización de los recursos eléctricos subyace, en primer lugar, por modificar los hábitos de los consumidores hacia la eco eficiencia y la sostenibilidad. Gracias a esto, se consigue homogeneizar la curva de consumo diaria, de manera que el consumo de energía se distribuye más uniformemente y se evita la creación de fuertes puntas de demanda, maximizando el aprovechamiento de las infraestructuras actuales y la utilización de las energías renovables. El sistema AMI permite la tele medida o medida remota y la caracterización de los hábitos de consumo (fig. 1.3) [5].

La generación y el almacenamiento distribuidos (fig. 1.4) aportan las siguientes ventajas [5]: a. Reducir al máximo las pérdidas técnicas debidas al transporte y a la distribución, gracias al acercamiento de los puntos de generación a los consumidores [5]. b. Reducir la criticidad de los grandes generadores individuales por medio del aumento del número de instalaciones y la diversificación de tecnologías, lo que maximiza la redundancia en la generación. El hecho de diversificar, ayuda a paliar el efecto de la intermitencia de las fuentes de generación renovables al combinar de forma equilibrada multitud de fuentes heterogéneas [5]. c. Administrar la producción de energía procedente de fuentes no gestionables, ya que el incremento de fuentes de generación renovables hace indispensable almacenar la energía generada en instantes en los que no es demandada para su posterior consumo. El previsible aumento del parque automovilístico de vehículos eléctricos constituye una extraordinaria capacidad de almacenamiento potencial [5]. d. Optimización de las inversiones futuras a realizar en las redes eléctricas, puesto que en vez de invertir en grandes centrales y líneas de transporte se puede optar por un despliegue masivo de tecnologías en media y baja tensión [5]. 3) ADA: Advanced Distribution Automation

(fig. 1.3) Advanced Metering Infrastructure. Asimismo, posibilita una comunicación online con el usuario que le permita la adopción de hábitos más eficientes y, en un grado de desarrollo más avanzado, una gestión activa de la demanda que implique la intervención directa de la Distribuidora en cargas no prioritarias, con objeto de la mejora de la eficiencia energética y la estabilidad de la red [5]. 2) DER: Distributed Energy Resources

La creciente complejidad y criticidad de la red eléctrica requiere de métodos avanzados de control de las infraestructuras con el fin de optimizar su operación y eficiencia. Es necesario automatizar, además del telecontrol de la red, el mantenimiento y la capacidad de predicción. Ampliar los esquemas de protección e implementar mecanismos adaptativos de autoajuste de los dispositivos de la red en tiempo real son otras acciones que la automatización de la red hace posible [5]. Para habilitar todo lo descrito previamente habrá que dar respuesta al aumento de la necesidad de control, supervisión, coordinación, y en consecuencia, integración. Todo esto será posible en la medida en que se disponga de medios TIC (Tecnologías de la Información y Comunicaciones) que faciliten, con seguridad y eficiencia, esta necesaria integración entre los muchos elementos que forman parte de la red inteligente [5]. Los sistemas AMI, DER y ADA no pueden considerarse separadamente en la Smart Grid, puesto que comparten infraestructuras y están íntimamente relacionados entre sí [1].

V. SMART GRID Y EL MEDIO AMBIENTE

(fig. 1.4) Generación y almacenamiento distribuidos.

El significado de Smart Grid abarca todo lo relacionado a energías limpias y otras iniciativas, integradas a la red de consumidores y administradas de forma eficiente de tal manera que, tanto el consumo energético como de comunicación y transmisión de datos generan como resultado economía de recursos económicos y naturales [6]. Este es el verdadero significado de una Red Inteligente [6].

A. Smart Grid en Costa Rica

[1] [2]

Y serán los 4 elementos Agua, Tierra, Sol y Viento los que nos marquen la pauta, aliviando estos 3 últimos la tremenda presión que por 60 años tuvo el recurso hidroeléctrico en sus hombros y que llevó al 95% del país la buena nueva del recurso eléctrico [6]. De ahora en adelante, parece ser que la premisa de la lógica energética de producción será: dónde abunde el agua, Hidroeléctrica, dónde abunde el vapor, Geotérmica, dónde abunde el Viento, Eólica y donde abunde el Sol, Solar…[6] B. Smart Grid en China Debido al rápido crecimiento industrial que China ha experimentado en las últimas décadas, que ha ocasionado un incremento de las emisiones de CO2 a la atmosfera, viéndose en la necesidad de frente al cambio climático y las limitaciones de recursos. Con la creciente demanda de electricidad, relacionados con el consumo de electricidad de CO 2 emisiones han crecido rápidamente (fig. 1.5 ). Entre todos los sectores con más emisiones de CO 2, 40% del total nacional de CO 2 de emisiones se atribuye a la industria eléctrica en China. A medida que la producción económica y el consumo de energía seguirán aumentando en el futuro, el desarrollo de un sistema de energía con alta eficiencia y bajas emisiones de carbono es de gran importancia para el desarrollo sano de la industria eléctrica [1].

(fig. 1.5). Electricidad relacionados CO 2 emisiones en China de 2000 a 2008.

VI. CONCLUSIONES La Smart Grid y sus innovaciones tecnológicas harán una transformación a la forma en que se genera, distribuye, y se consume la energía eléctrica con la implementación de energías renovables, que reducirán drásticamente las emisiones de CO2 causadas por la generación eléctrica, también con medidores inteligentes y generación distribuida que reducirán los costos y aumentarán la eficiencia del sistema eléctrico.

VII. REFERENCIAS

[3]

[4]

[5]

[6]

Yanshan Yu , Jin Yang and Bin Chen” The Smart Grids in China—A Review” Energies , Volume 5 , Pp 1292-1704, May 2012. Qiang Sun, Xubo Ge, Lin Liu, Xin Xu, Yibin Zhang, Ruixin Niu and Yuan Zeng, “Review of Smart Grid Comprehensive Assessment Systems”, ScienceDirect, Pp, 219 – 229, September 2011. Smart Grid [online], Office of Electricity Delivery & Energy Reliability Disponible en: https://energy.gov/oe/services/technologydevelopment/smart-grid. Ricardo Estévez, La Smart Grid y sus fundamentos [online], Eco Inteligencia, Febrero 2014, Disponible en: http://www.ecointeligencia.com/2014/02/smart-grid-fundamentos/. Ricardo Estévez, La Smart Grid y sus tecnologías [online], Eco Inteligencia, Marzo 2014, Disponible en: https://www.ecointeligencia.com/2014/03/smart-grid-tecnologias/. Smart Grid [online], Smart Grid Costa Rica, disponible en: http://www.smartgridcostarica.com/tag/smart-grid-y-medio-ambiente/.