Sem. 2 / 2010 - Ingeniería de Software II The Smart Grid

Universidad Autónoma Gabriel René Moreno Luis Alberto Baigorria Rodas Inf.

Ingenieria de Software II

Beyond The Smart Grid

Más allá de la Red Eléctrica Inteligente.

Luis Alberto Baigorria Rodas. 19/10/2010

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BEYOND

THE SMART GRID

Luis Alberto Baigorria R.

Santa Cruz 19 de Octubre de 2010

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INTRODUCCION.

Red Inteligente

Red inteligente, para conseguir una gestión eficiente de la energía es necesario una Red Inteligente que

permita una vía bidireccional de transmisión de energía.

Una red inteligente envía electricidad desde los proveedores a los consumidores usando una tecnología

digital bidireccional para controlar las necesidades del consumidor. Esto ayuda a ahorrar energía,

reducir costes y incrementar la usabilidad y transparencia.

El usar la energía de manera eficiente, ayuda a reducir las emisiones de CO2 y el calentamiento global.

Red Eléctrica Inteligente - Smart Grid

Una iniciativa del Departamento de Energía que se aprovecha de las tecnologías modernas para atender

las necesidades crecientes y cambiantes de los clientes.

Smart Grid integra las redes de comunicaciones con la red eléctrica con el fin de crear una autopista de

la electricidad, las comunicaciones capaces de controlar su propia salud en todo momento, alertando a

los funcionarios de inmediato en caso de problemas y de forma automática teniendo correctivas.

El Smart Grid significa red inteligente y se basa en un mejor uso de la red eléctrica para hacerla más

eficiente, por ende gastar menos energía y contaminar menos.

Esta red estaria en constante comunicación con el generador electrico, de manera de saber en tiempo

real cuando se están generando o aliviando las cargas y así prevenir apagones o simplemente generar

menos, pues no hay mucha gente consumiendo.

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Compañías Eléctricas en vanguardia con las Smart Grids.

HYDRO ONE

Hydro One es la compañía eléctrica de Ontario, la cual desde hace tiempo utiliza medidores inteligentes.

Net Metering es una variable que le permite al suscriptor generar energía, por ej. A a través de paneles

solares. Estos paneles solares siempre están produciendo energía mientras el sol este arriba y puede

ser que las baterías eléctricas que estén cargando, ya estén cargadas y no se requiera mas el panel

solar. En vez de apagar el panel solar para que deje de producir energía, lo que se hace es que el

medidor en vez de chupar energía, comienza a aportarla a la red. Es decir, el panel solar ahora

comienza a aportar energia a la red en vez de a las baterías.

Así Hydro One tiene suscriptores que aportan energía a la red sin inviertir un centavo en generarla.

Por supuesto Hydro One les paga a estos suscriptores cuando aportan energía.

Lo anterior es posible -entre otras cosas- porque los medidores lo permiten. Esto simplemente no se

puede hacer con medidores viejos.

HYDRO QUÉBEC

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Hydro Quebec es la compañía eléctrica de Québec y también tiene el programa de Net Metering, pero a

diferencia de Hydro One, Hydro Quebec no paga a sus suscriptores por aportar energía a la red. La

razón de esto es que hay una ley en Québec que le prohíbe a Hydro Quebec pagar por energía sino es

mediante el proceso de licitación, y/o una oferta formal.

Para esquivar esta limitación, lo que hace Hydro Quebec es acreditar la cantidad de energía que el

suscriptor coloco en la red y después la descuenta de su factura mensual. Es decir:

Si el suscriptor consumió en el mes 1000 KW/h, pero a la vez aporto 150 KW/h durante el mes, la factura

le será cobrada por 850 KW/h.

Es de hacer notar que tanto en Québec como en Ontario el numero de suscriptores a estos programas

es muy bajo, por una razón: Costo. El costo de instalación de paneles solares, mini turbinas eolicas, y

cualquier otro tipo de generación eléctrica, no es barato. Es decir, el costo no se recupera con los

beneficios propuestos por las empresas eléctricas.

La única razón por la que los suscriptores han invertido en colocar sus hogares y/o comercios bajo estas

modalidades es que quieren hacer un aporte al ambiente y a la vez se ahorran un poco la factura

eléctrica.

Hay estados de los EUA que tienen implementado Net Metering, como por ej. California. Pero

ciertamente no es una política a nivel nacional.

Aun así, mientas los EUA se rasca la cabeza en como implementar su red inteligente, Canadá ya tiene

varios años recorridos al respecto.

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ARTICULO ORIGINAL

COMMUNICATIONS OF THE ACM

Artículo extraído de la revista COMMUNICATIONS OF THE ACM - 06/2010. VOL. 53 No. 06.

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Artículo traducido al español.

(VOL-53 Nro 06) Más Allá de una Red Eléctrica Inteligente

Las redes de sensores monitorear los dispositivos residenciales e institucionales, motivando a la

conservación de energía. De hecho, los desarrolladores de robots de búsqueda y rescate dicen que la

tecnología que abarca disciplinas tan diversas como la inteligencia artificial, sensores, comunicaciones,

materiales, ingeniería mecánica y está casi listo para su despliegue.

Como presidente electo, Barack Obama usó el término "red inteligente" en su primer discurso

importante de 2009, y algunas frases han disfrutado de la red como mucho recientemente. La moneda

corriente no es la única utilidad la adquisición de la inteligencia, sin embargo, como el agua y el gas

metros a lo largo de la capacidad de ganancia de EE.UU. de comunicación de radio y otras innovaciones.

Pero esas redes (y su elegancia asistente) parar en el medidor residencial, para que los consumidores

nunca se sabe que los dispositivos del hogar son los usuarios más grandes de energía. Una vez

controlados, estos dispositivos tendrían que comunicar a su vez en el ventilador de techo y modifica

acondicionado theair al máximo los precios de la electricidad, por ejemplo. El ingrediente final para que

este sistema sea útil a los consumidores es una herramienta fácil de entender interfaz para el

seguimiento y control de los dispositivos.

La solución, como el problema, tiene tres partes. En primer lugar, el seguimiento de cada dispositivo por

separado, en segundo lugar, junto a la red de coordinación, en tercer lugar, presentar los datos

resultantes en un formato fácil de usar. Si llega el caso, esta solución va más allá de la conservación de

energía para sugerir nuevas formas de integración de la demótica, seguridad y aplicaciones de

entretenimiento con los datos de redes inteligentes.

Su casa de cinco sentidos

La parte primera clave son los propios sensores. Para el control de servicios públicos, la instalación ha

sido un importante obstáculo para la adopción de los consumidores. La medición del flujo de agua a un

grifo específico, por ejemplo, requiere la eliminación de una sección de la tubería. Para dar un

consumidor residencial de toda la imagen, este proceso tendría que repetirse para todos los grifos de la

casa.

Pero ahora el trabajo realizado por Shwetak Patel, profesor asistente en el departamento de ciencias de

la computación e ingeniería en la Universidad de Washington, y sus colegas se puede extrapolar de

electricidad, agua, y el uso de gas de los dispositivos individuales mediante la medición de la "onda

expansiva", creado cuando los consumidores a su vez en los dispositivos que utilizan los servicios

públicos.

Patel es el enfoque Hydrosense es para conectar un solo sensor de un grifo y analizar las diferencias en

la presión creada por el golpe de ariete fenómeno cuando los dispositivos individuales se enciende y se

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apaga. Después de construir un perfil de los dispositivos en la casa, dice, el sensor solo puede decir con

precisión cada dispositivo de los demás dentro de un margen del 5% de error. El mismo modelo

funciona para las líneas de gas, así, la electricidad, el único plug-in se ve sensor para los patrones de

ruido característico producido por los dispositivos individuales a través de líneas eléctricas de la casa.

Patel subraya el valor educativo de esta información. "A menudo los pueblos modelo mental del

consumo [utilidad] es en realidad inexacta", dice. "Más de 30 años de estudio en psicología ambiental ha

demostrado que las personas dando detallada comentarios pueden reducir el uso total de energía en un

15% -20%. Pero la adopción de sensores que les dará retroalimentación que disminuye drásticamente el

aumenta la carga de la instalación. Entonces la pregunta es, ¿Cómo podemos construir un solo sensor

que les da información desglosada, pero no necesita un técnico electricista o plomero para instalar el

software? Si podemos construir sensores baratos que ofrecen a los consumidores una interacción, que

puede empezar a reducir el consumo global en su casa. "

Incluso con los sensores de un solo punto instalado, aún hay un lugar para los sensores individuales para

medir los factores ambientales. Por ejemplo, un sensor que mide el nivel de aceite en un horno puede

encender la calefacción eléctrica, cuando el petróleo se está agotando, pero sólo durante las épocas de

baja demanda de electricidad. O un sensor de gas combustible podría evitar una explosión, una fuga de

gas cuando se detecta, mediante la prevención de encendido de un horno de gas de chispas en caso.

Tales conceptos requieren una plataforma de desarrollo que aloja dos sensores y hardware de

comunicaciones.

Una plataforma como es SquidBee y es sucesor, Waspmote. Ambos se originaron en el Libelium

empresa con sede en España, que también produce tres tipos de placas del sensor Waspmote. Se

determina la presencia de gases, como dióxido de carbono y el metano, el segundo sentidos los cambios

ambientales, tales como vibración, presión y humedad, y la tercera es una placa prototipo que será la

sede de cualquier tipo de sensor de otro, un desarrollador pueda tener. Para las aplicaciones que no

requieren comunicación inmediata o en situaciones donde la comunicación inmediata es imposible, la

junta Waspmote contiene dos gigabytes de memoria interna para su transmisión posterior.

Sensores de hacer hablar

Ambos dispositivos Patel y Libelium requieren una forma de comunicar sus hallazgos al mundo exterior.

Waspmote utiliza una variedad de métodos, incluyendo USB, GPS, 802.15.4, y una gama de frecuencias

de radio. Patel es agnóstico acerca de los métodos de comunicación sus dispositivos todavía en

desarrollo a utilizar. "Estamos innovando en el hardware, la agregación y procesamiento de señales",

dice, "pero no en la red."

Una especificación que tanto va a utilizar es ZigBee, una extensión de la norma 802.15.4 promovida por

la Alianza sin fines de lucro, basada en la industria de ZigBee. Según el presidente de la Alianza ZigBee

Bob Heile, ZigBee fue diseñado específicamente "para crear estándares abiertos, globales para redes de

sensores inalámbricos." Como tal, se prioriza el consumo de energía y la integridad de la transmisión

que para los dispositivos que pueden ser utilizados en zonas de difícil acceso puede funcionar sin

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problemas durante un largo periodo de tiempo. "Estamos logrando los dispositivos que van de cinco a

10 años en una pila alcalina o de 10 a 20 años de iones de litio", dice Heile.

La ZigBee Alliance también prioridad a la escalabilidad más allá de las necesidades residenciales. Heile

dice el Aria Resort & Casino en la nueva urbanización de CityCenter en Las Vegas cuenta con más de

90.000 dispositivos compatibles con ZigBee para controlar tanto las áreas comunes y ambientes de las

habitaciones. Por otro lado, ZigBee ignora en gran medida los problemas de ancho de banda y calidad de

servicio, como sería necesario para una aplicación de telefonía o de vídeo.

Las especificaciones de ZigBee cubrir todas las siete capas del modelo de Interconexión de Sistemas

Abiertos, en tres partes. Los dos de abajo de las capas físicas y de enlace de datos son el estándar

802.15.4, sin cambios. Capas de tres hasta seis forman el "ZigBee pila", incluyendo algoritmos para la

organización de los nodos, el error de enrutamiento y seguridad AES-128. (Como la tecnología

inalámbrica, la parte de seguridad es especialmente importante para evitar que fuera de la

manipulación que podría provocar un comportamiento impredecible del dispositivo.) Cuando las capas

del uno al seis se implementan de acuerdo a la especificación ZigBee, que reúne los requisitos para la

certificación de cumplimiento de la plataforma ZigBee. productos certificados de ZigBee-también aplicar

la capa de siete, que es un perfil de ZigBee públicos como la energía inteligente, automatización del

hogar o cuidado de la salud.

Actuando de Datos

Una vez recolectados los datos, es necesario que se presentará de manera que sean comprensibles para

los humanos y otros dispositivos. "No queremos abrumar al consumidor con un montón de datos", dice

Patel. "Podríamos darles un" Top Ten de los Consumidores de Energía en su Hogar "lista para darles algo

en qué trabajar. O bien, si vemos que el compresor en su refrigerador está degradando el rendimiento a

través del tiempo, podríamos darles asesoramiento específico para el soplado de las bobinas. "

Un ejemplo de cómo estos datos se está utilizando se encuentra en el sistema de Oberlin College

seguimiento campus de recursos. El programa de estudios ambientales supervisa el uso de electricidad

en cada uno de los dormitorios de la universidad, en algunos casos con puntos de sensores múltiples en

cada dormitorio. Los administradores hacer ajustes para descontar los gastos no discrecionales, tales

como una cocina en los dormitorios con cafeterías, luego tomar la lectura de una línea de base para

determinar el uso típico. Los datos de uso dormitorios 'energético actual se muestra en tres formas: en

la Web en Oberlin. edu / dormenergy, como la construcción de pantallas en el salpicadero de vídeo en

todo el campus, y como cambian de color orbes colocados en lugares varios campus, incluyendo a los

propios dormitorios.

Por último, el Oberlin College se ejecuta un concurso dormitorio de energía anuales y da premios a la

residencia con la mayor reducción del uso de línea de base. Henry Bent, compañeros sostenible, la

investigación tecnológica en parte responsable de mantener el sistema de Oberlin, es especialmente

entusiasmado con los orbes. "Los números y las esferas y los gráficos son fantásticos, pero quiere algo

que se puede ver muy rápidamente de un vistazo", dice doblado. "Sólo sé que cuando estoy en mi

camino hacia el cuarto de baño, 'Oh, mira, este astro es de color rojo, que debería a su vez algo fuera".

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Further Reading

Patel, S.N., Robertson, T., Kientz, J.A.,

Reynolds, M.S., Abowd, G.D.

At the flick of a switch: detecting and

classifying unique electrical events on

the residential power line. Proceedings

of Ubicomp 2007, Innsbruck, Austria,

September 16–19, 2007.

Energy Efficiency 1, 1, Feb. 2008.

Wireless Sensor Networks Research Group

http://www.sensor-networks.org.

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Bolivia y la Red Eléctrica Inteligente ¿Un hecho inalcanzable? Por: Luis Alberto Baigorria R.

No hay dudas que el crecimiento y desarrollo de las Ciencias y las tecnologías son cada vez son más

acelerados y los resultados obtenidos cada día nos sorprenden más.

Los esfuerzos de los países desarrollados por reducir su dependencia energética del petróleo y a su vez,

impulsar el uso de las energías renovables, de manera que vayan sustituyendo a las energías fósiles son

notables. En EEUU y algunos países de la Unión Europea, ya se están implementando los sistemas de

Redes Eléctricas Inteligentes (Smart Grids) con un primer paso en la instalación de medidores

Inteligentes (Smart Meter). La ciudad de Malta impulsada por IBM realizó la instalación de su nueva Red

de Distribución Eléctrica Inteligente

Dentro de los Estados Unidos el cambio a los medidores inteligentes de energía está aumentando

rápidamente, con unas 28 empresas planeando implantar los medidores inteligentes en los próximos

años. Entre los líderes están dos importantes empresas de California, Pacific Gas y Electric and Southern

California Edison, que están planeando la implantación completa para sus 5,1 millones y 5,3 millones de

clientes antes de 2012.

Si bien existen países con las tecnologías apropiadas para realizar esta migración en la Red Eléctrica, en

Bolivia no es el caso. Tenemos que esperar mucho tiempo para que las nuevas Redes Inteligentes de

distribución Eléctrica puedan ser una realidad.

En mi opinión personal, un primer paso para introducirse en esta tecnología gigante, seria remplazar los

actuales y obsoletos medidores por nuevos y actualizados medidores inteligentes (Smart Meter), con

capacidad de conexión remota.

Además de informar y concientizar a la población de la necesidad de introducir estos cambios en la

actual Red de Distribución Eléctrica, dando a conocer las ventajas para los usuarios en su utilización.

Habrá que unir esfuerzos, tanto del parte del Gobierno como de Instituciones Académicas, realizar

alianzas entre países desarrollados e industrias privadas, en nuestras universidades incentivar más a los

estudiantes por la investigación de las nuevas tecnologías, como es el caso de la Smart Grids.

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MARCO TEORICO

Introducción Con el objetivo de afrontar los nuevos retos en materia de energía, se ha anunciado un acuerdo entre

Google y el gigante energético General Electric (GE), por el cual ambas compañías trabajarán juntas en

dos frentes: el político y el tecnológico. En el primero de ellos, el político, irán juntos a Washington para

poder influir en la Administración USA y que ésta apoye la creación de lo que han denominado la “Smart

Grid”, la Red Eléctrica inteligente del futuro.

La Smart Grid es una tecnología para dotar de inteligencia a las redes de distribución eléctrica para

permitir un mejor aprovechamiento y una mayor eficiencia en la distribución de la energía eléctrica. Se

trata de un término acuñado en USA, y las técnicas de inteligencia artificial tienen mucho que decir en

este campo, ya que se intenta optimizar la distribución, prediciendo consumos y evitando desastres.

Una red inteligente entrega electricidad desde los proveedores hasta los consumidores que utilizan

digitales con tecnología de comunicaciones de dos vías para controlar los aparatos en 'hogares de los

consumidores a ahorrar energía, reducir y aumentar la fiabilidad y la transparencia de costes. Se

superpone la red eléctrica con un sistema de información y medición neta del sistema.

La red inteligente es posible gracias a la aplicación de la detección, medición y dispositivos de control

con dos vías de comunicación a las partes la producción de electricidad, transmisión, distribución y

consumo de la red eléctrica que comunican información sobre el estado de la red a los usuarios del

sistema, los operadores y dispositivos automatizados, haciendo posible para responder dinámicamente

a cambios en la condición de cuadrícula.

Una red inteligente incluye un sistema de control inteligente que realiza un seguimiento de toda la

electricidad que fluye en el sistema. También incorpora el uso de superconductores líneas de

transmisión para la pérdida de energía menos así como la capacidad de integración de la electricidad

renovable como la solar y eólica. Cuando la energía es más barata que el usuario puede permitir que la

red inteligente para encender electrodomésticos seleccionados, tales como lavadoras o los procesos de

fábrica que se pueden ejecutar en las horas arbitraria. En las horas punta puede apagar los aparatos

seleccionados para reducir la demanda.

Que es una Red Inteligente La función de una red eléctrica no es una entidad única, sino un agregado de múltiples redes y múltiples

empresas de generación de energía con múltiples operadores que emplean los diversos niveles de

comunicación y la coordinación, la mayoría de los cuales se controla manualmente. Smart redes de

aumentar la conectividad, la automatización y la coordinación entre estos proveedores, los

consumidores y las redes que llevan a cabo ya sea de larga distancia, transmisión o local de distribución

de tareas.

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Arquitectura de Smart Grid

Cartografía integrada, Alarmas, Eventos y Personal de Gestion.

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Funciones de Red Inteligente

Antes de examinar determinadas tecnologías, una propuesta puede ser entendida en términos de lo que

se está obligado a hacer. Los gobiernos y las utilidades de financiación para el desarrollo de la

modernización de la red se han definido las funciones necesarias para las redes inteligentes. De acuerdo

con el Departamento de Energía de Estados Unidos 's moderno informe Iniciativa Grid [26] , una red

inteligente moderno debe:

Ser capaz de curarse a sí mismo.

Motivar a los consumidores a que participen activamente en las operaciones de la red.

Resistir el ataque.

Proporcionar una mayor calidad de la energía que se ahorrará dinero perdido de los cortes.

Cabida a todas las generaciones y las opciones de almacenamiento.

Habilitar los mercados de electricidad a florecer.

Ejecutar de manera más eficiente.

Permiten una mayor penetración de las fuentes intermitentes de generación de energía.

Auto Sanación

Uso de la información en tiempo real de sensores integrados y controles automatizados para anticipar,

detectar, y responder a los problemas del sistema, una red inteligente de forma automática puede

evitar o mitigar los cortes de energía, problemas de calidad de energía y las interrupciones del servicio.

Tal como se aplica a las redes de distribución, no hay tal cosa como un "auto-curación" de la red. Si hay

un fallo de una línea de alta tensión, dado que estos tienden a operar sobre una base radial (en su

mayor parte) no es una inevitable pérdida de poder. En el caso de las redes urbanas de la ciudad / que

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en su mayor parte se alimentan con cables subterráneos, las redes pueden ser diseñados (mediante el

uso de las topologías de interconexión) de tal manera que el fracaso de una parte de la red no dará lugar

a la pérdida de aporte a los usuarios finales. Un buen ejemplo de una red interconectada con la

protección zonal es la del Liverpool y el Norte de Gales Junta de Electricidad ( MANWEB ).

Se prevé que la red inteligente probablemente tendrá un sistema de control que analiza su rendimiento

mediante distribuido, autónomo de aprendizaje por refuerzo controladores que han aprendido

estrategias exitosas para regir el comportamiento de la red en la cara de un entorno en constante

evolución, tales como fallas en los equipos. Tal sistema podría ser utilizado para controlar los

interruptores electrónicos que están vinculados a múltiples subestaciones con los costos variables de

generación y confiabilidad.

Participación de los consumidores.

Una red inteligente, es, en esencia, un intento de obligar al consumidor a cambiar su comportamiento

variable de las tarifas eléctricas en todo o pagar tasas mucho mayor por el privilegio del servicio

eléctrico confiable en condiciones de alta demanda. Históricamente, la inteligencia de la red en América

del Norte ha sido demostrado por las empresas que operan en el espíritu de servicio público y la

responsabilidad compartida, asegurar la disponibilidad constante de electricidad a un precio constante,

día tras día, en la cara de todas y cada una todos los riesgos y las condiciones cambiantes. Una red

eléctrica inteligente incorpora los equipos de consumo y comportamiento en el diseño de la red,

operación y comunicación. Esto permite a los consumidores un mejor control (o ser controlado por)

"aparatos inteligentes" y "equipo inteligente" en los hogares y las empresas, la interconexión de los

sistemas de gestión de la energía en "edificios inteligentes" y permite a los consumidores a administrar

mejor el consumo de energía y reducir los costos de energía. Comunicaciones avanzadas capacidades de

dotar a los clientes con las herramientas para aprovechar los precios de la electricidad en tiempo real,

las señales de carga basados en incentivos de reducción de señales de emergencia o de reducción de la

carga.

Hay pruebas de comercialización de la demanda de mayores posibilidades de elección. Una encuesta

realizada en el verano de 2007 entrevistó a casi 100 ejecutivos de servicios públicos y pidió las opiniones

de 1.900 hogares y pequeñas empresas de los EE.UU., Alemania, Holanda, Inglaterra, Japón y Australia.

Entre los hallazgos:

1. 83% de los que aún no pueden elegir su proveedor de servicios públicos agradecería la opción. 2. Aproximadamente dos tercios de los clientes que aún no tienen opciones de energía renovable

gustaría que la elección. 3. Casi dos terceras partes están interesadas en la operación de su propia generación, siempre que

puedan vender energía de nuevo a la utilidad.

El tiempo real, comunicaciones de dos vías disponibles en una red inteligente permitirá a los consumidores a ser indemnizados por sus esfuerzos para ahorrar energía y vender la energía a la red a través de redes de medición. Al permitir que distribuya los recursos de generación, como paneles

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solares residenciales, pequeñas del viento y el plug-in híbrido de redes inteligentes, provocará una revolución en la industria de la energía permitiendo a los jugadores pequeños, como casas individuales y pequeñas empresas a vender energía a sus vecinos o en la espalda a la red. Lo mismo será verdad para las grandes empresas comerciales que cuentan con sistemas de energía renovables o una copia de seguridad que puede proporcionar energía a un precio durante los eventos de mayor demanda, por lo general en el verano cuando las unidades de aire acondicionado a cabo una tensión en la red. Esta participación de las entidades más pequeñas que se ha denominado la "democratización de la energía" [cita requerida], que es similar a la del ex vicepresidente Al Gore visión s 'para una Smart Grid unificada.

Resistencia al ataque

Tecnologías de redes inteligentes mejor identificar y responder a las perturbaciones de origen humano o natural. Información en tiempo real permite a los operadores de la red para aislar las zonas afectadas y redirigir los flujos de energía alrededor de las instalaciones dañadas.

Uno de los temas más importantes de resistir el ataque es el monitoreo inteligente de redes eléctricas, que es la base de control y gestión de redes inteligentes para evitar o mitigar los trastornos en todo el sistema, como apagones. El control tradicional se basa en la plaza al menos ponderada (WLS), que es muy débil y propenso a fallar cuando graves errores (incluyendo errores de topología, los errores de medición o errores de parámetros) están presentes. La nueva tecnología de seguimiento del estado es necesaria para alcanzar los objetivos de las redes inteligentes.

Habilitar la alta penetración de las fuentes de generación intermitente.

El cambio climático y las preocupaciones ambientales aumentarán la cantidad de los recursos energéticos renovables. Estos son en su mayoría de carácter intermitente. Tecnologías de red inteligente permitirá a los sistemas de energía para operar con grandes cantidades de recursos energéticos, ya que permiten tanto a los proveedores y los consumidores para compensar tal intermitencia.

Caracteristicas de Smart Grid

Facilitar la conexión de generadores de todos los tamaños y tecnologías.

Ppermitir a los clientes participar de la optimización del sistema.

Proveer a los clientes mayor información y altenartivas de suministro.

Reducir el impacto ambiental.

Mejorar los niveles de confiabilidad y seguridad del suministro.

Todo esto representa grandes desafíos, como el de las comunicaciones, integración de sistemas, seguridad y resiliencia.

Capas que componen la Tecnología Smart Grid

A saber Smart Grid es un modelo que se compone de 5 capas:

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Inteligencia: Equipos de operación, protección, medidores, PDA's, etc.

Conectividad: Las redes que proveen la conectividad de los equipos, HAN, PLC, etc.

Hardware: Toda la infraestructura para almacenar las información que proporcionan los equipos del primer nivel y las aplicaciones del siguiente nivel.

Aplicaciones: Encontramos todas las aplicaciones propias de una Utility, como SCADA, DMS, OMS, GIS, MDMS, SAP, etc

Usuario final cliente: este nivel final es que el permite ofrecer nuevos productos y servicios al cliente (ingresos adicionales).

El tomar las decisiones adecuadas en las primeras 4 capas traen en consecuencia mayores eficiencias y ahorros, disminución de gasto. Hacerlo mal puede siginificar un congelamiento de varios años antes de poder dar el siguiente paso por quedar atados a malas tecnologías o sin capacidad de crecimiento adecuado para el desarrollo de las redes inteligentes.

Beneficios de Implementar Smart Grid

a) la tecnología de infraestructuras inteligentes para la distribución de energía a nivel global podría reducir las emisiones de gases invernaderos del sector energético hasta 2GtCO2e para el año 2020.

b) Las redes inteligentes tienen el potencial de reducir un 30% del consumo de electricidad.

C) Quizás lo más importante, es que hará que el usuario sea más responsable con su consumo y a la vez se convierta en un micro-empresario de la energía desde la comodidad de su coche, su despacho o su hogar.

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Smart Grid en la Actualidad

El gigante de Internet, Google, y el coloso de la tecnología eléctrica, General Electric, manifestaron la semana pasada que estaban uniendo sus fuerzas para promover, en Estados Unidos, unas redes eléctricas inteligentes, ‘smart grids’, que permitieran un alto aprovechamiento y un fuerte desarrollo de las energías renovables, en especial, de la energía eléctrica generada en baja tensión.

Estas empresas no sólo se han comprometido a trabajar juntas en el desarrollo de tecnologías de redes eléctricas que hagan que el transporte y la distribución de la electricidad sean compatibles con el nuevo paradigma eléctrico emergente. También se ha comprometido a establecer una infraestructura de red que permita un buen funcionamiento de un sistema eléctrico integrado por muchos generadores de electricidad —muchos de ellos en baja tensión— y muchos consumidores. En definitiva, Google y General Electric han acordado trabajar juntos también para recabar el apoyo de los líderes políticos en lo que refiera al impulso a estas políticas energéticas con visión de futuro sobre el desarrollo óptimo de las energías renovables.

Ambas empresas consideran que tanto nuestros retos económicos y ambientales como los relacionados con la seguridad de suministro de energía exigen que el uso de la electricidad sea de manera más eficiente, se genere a partir de fuentes de energía renovables y, de manera que se posibilite la electrificación de nuestra flota de transporte.

El sistema de electricidad que necesitamos para el siglo XXI deberá combinar las tecnologías avanzadas energéticas tarea sobre la que se ocupará GE con las tecnologías informáticas de vanguardia tarea sobre la que se ocupará Google.

Por otra parte, esta apuesta por las redes eléctricas inteligentes no es algo que ha surgido de la noche a la mañana. Durante los dos últimos años, Google ha ido desarollando una serie de iniciativas o proyectos basados en la producción y consumo de electricidad a partir de las energías renovables. Así, destacan las inversiones realizadas en generación eléctrica, a partir de la energía geotérmica, de la energía solar y de la energía eólica.

Google cuenta también con un equipo de ingenieros que trabajan en el proyecto denominado “renewable energy cheaper than coal”. Se trata de un proyecto ambicioso que tiene como meta el suministro de corriente eléctrica a los consumidores, a partir de las energías renovables y sustituyendo, de este modo, a los combustibles fósiles, cuya combustión emite a la atmósfera los gases causantes del calentamiento global.

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Sin embargo, tanto Google como General Electric son conscientes de que no se podrían aprovechar bien los beneficios que ofrece la electricidad generada a partir de fuentes de energía renovables, sin la consiguiente modernización de las líneas y redes eléctricas de transporte y distribución. Esta modernización deberá consistir en la creación de una “red inteligente” de transporte y distribución de electricidad que permita a las personas hacer un seguimiento y un control del tipo de energía —renovable o no— que quieren utilizar y a qué precios y cuándo la podrían consumir.

Obviamente, la red de líneas de transporte y distribución de electricidad tiene que ser modernizada partiendo del sistema actual, que es un sistema “tonto” de redes y líneas eléctricas puesto que simplemente se encarga de transportar y distribuir la energía, producida de manera masiva en grandes plantas de generación, a los consumidores.

Desgraciadamente, no se trata de una tarea fácil ya que, si bien es cierto que la renovación de las redes eléctricas no es un problema técnico, sí que lo es político y normativo o reglamentario. Estos problemas son los que están bloqueando, en Estados Unidos, el camino de la renovación de las redes y líneas eléctricas de transporte y distribución. Lo mismo podríamos decir de Europa donde las compañías eléctricas son un lobby todavía más poderoso que en Estados Unidos.

En consecuencia, la cuestión principal reside en cómo avanzar de manera que se desbloqueen los obstáculos que ponen freno al desarrollo de las redes eléctricas inteligentes. En el caso de Estados Unidos, también se trata de que se puedan aprovechar, de manera óptima, los enormes recursos eólicos con que cuentan las Dakotas, o la energía solar en el desierto de Mojave, para producir electricidad y transportarlaa los grandes centros urbanos para su consumo.

Las redes eléctricas del tipo “Smart Grids” permitirían también que la gente pudiera realizar tareas tales como la recarga de sus coches eléctricos, en aquellas horas del día que la demanda de energía eléctrica fuera más bien baja —horas valle. También podrían utilizarse para vender la electricidad generada

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mediante paneles solares u otras fuentes de energía renovables a las compañías eléctricas de distribución y comercialización.

El sistema de transporte y distribución de electricidad también se refiere a los últimos kilómetros del final de la línea eléctrica monofásica que nos llega a las viviendas donde vive la gente, para hacer que la tecnología disponible permita que los usuarios puedan controlar mejor su propia energía, tanto su producción como su consumo.

Los principales fabricantes de automóviles han anunciado que el mercado de coches eléctricos — coches enchufables a la red eléctrica o ‘plug-in electric cars’— de Estados Unidos, comenzará, a lo más tardar, en 2010. Google dispone de una flota de vehículos eléctricos que utiliza y en los que ha estado mejorando e invirtiendo en su tecnología. En Estados Unidos, todo el sector eléctrico es consciente de que la necesaria electrificación de la carretera para sustituir el consumo de hidrocarburos fósiles va a ser algo muy beneficioso, tanto para el desarrollo económico del país en general, como para el propio sector eléctrico, en particular. En Europa, tengo mis dudas y, en España, estoy convencido de lo contrario.

Los beneficios del desarrollo del coche eléctrico podrían ser aprovechados para mejorar, significativamente, el rendimiento del sistema eléctrico global. En efecto, los avances a introducir también comprenderían el diseño y desarrollo de un software ad-hoc que permitiera que los vehículos eléctricos suministraran energía a la red, durante los picos de demanda de electricidad, y se recargaran, durante los periodos valle.

Malta: Grimer país con red eléctrica inteligente o Smart Grid

El primer país de la UE y del mundo en instalar una red eléctrica inteligente (basada en el sistema smart

grid) será Malta. IBM está instalando 250.000 contadores de este tipo que optimizarán el uso de la

energía de este pequeño archipiélago mediterráneo de casi 400.000 habitantes.

La ventaja principal de los contadores smart grid (por los que se rumorea que Obama hará una apuesta

decidida pronto) es que permite a las compañías eléctricas monitorizar, conocer los consumos y

gestionar la red de forma remota. También, ajustar los precios según la demanda que haya a cada hora

del día. Por todo ello, reciben el nombre de red inteligente.

Además, a nivel de nosotros los particulares, este sistema da la posibilidad de llevar el seguimiento de su

propio consumo a través de internet (o directamente observando el contador), con lo que el ciudadano

será consciente, y podrá controlar, cuál es el gasto energético de su hogar o empresa en cada momento.

El objetivo de esta tecnología es optimizar la energía, claro está. Con lo que es (y, sobre todo, será,

cuando acabe extendiéndose) muy positivo para hacer frente al cambio climático. A modo de ejemplo,

se ha calculado que si los contadores smart grid mejoraran la eficacia de la red eléctrica estadounidense

en sólo un 5%, eso equivaldría a reducir las emisiones de efecto invernadero provocadas por 53 millones

de coches. Nada mal, ¿eh?. La ciudad de Boulder, en Colorado (EEUU), fue la primera ciudad donde se

implantaron con éxito los contadores smart grid. Esperemos que en un futuro cercano podamos

anunciarlo también en nuestras ciudades.

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CONCLUSIÓN

Después de leer, realizar un análisis detallado e interpretar el artículo presentado en la revista

COMMUNICATIONS OF THE ACM, he llegado a la siguiente conclusión.

Si bien existen países desarrollados y con las tecnologías apropiadas para realizar esta migración en la

actual Red Eléctrica, en Bolivia no es el caso. Tenemos que esperar mucho tiempo para que las nuevas

Redes Inteligentes de distribución Eléctrica (Smart Grid) puedan ser una realidad.

Un primer paso para introducirse en esta tecnología gigante, seria remplazar los actuales y obsoletos

medidores por nuevos y actualizados medidores inteligentes (Smart Meter), con capacidad de conexión

remota, reportes en línea, aprovechar al máximo la conexión de Internet.

Además de informar y concientizar a la población sobre la necesidad de introducir estos cambios en la

actual Red de Distribución Eléctrica, dando a conocer las ventajas para los usuarios en su utilización,

además reducir y/o evitar la contaminación ambiental.

Está claro que habrá que unir esfuerzos, tanto por parte del gobierno como de instituciones académicas,

realizar alianzas entre países desarrollados e industrias privadas, en nuestras universidades incentivar

más a los estudiantes por la investigación de las nuevas tecnologías, como es el caso de la Smart Grid.

Firma: Luis Alberto Baigorria Rodas.

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ANEXOS

Arquitectura de Smart Grid

Las siguientes imágenes muestran los elementos comunes de una Red Eléctrica Inteligente

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Soluciones Equilibradas

Ejemplos de Tecnologías Smart Grid

26

Interfaces de Comunicación

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DIAPOSITIVAS

Smart Grid TechnologyRed Eléctrica Inteligente

Luis Alberto Baigorria Rodas

Smart “¿…?”

Smart Grid 2.0

Smart Car Smart Phone

Smart Meter Smart Card

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¿Qué es Smart Grid?

Smart Grid 2.0

La Smart Grid es una tecnología para dotar de inteligencia

a las redes de distribución eléctrica permitiendo un mejor

aprovechamiento y una mayor eficiencia en la distribución

de la energía eléctrica.

Smart Grid

Red Eléctrica + Comunicación Digital

¿Por qué surge Smart Grid?

Smart Grid 2.0

Factores Principales:

1. Tráfico energético unidireccional que resulta

altamente ineficiente.

2. El aprovechamiento de las Energías Renovables

sustituyendo a las energías fósiles.

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Caracteristicas de Smart Grid

Smart Grid 2.0

•Autocuración.

Autoevaluaciones en tiempo real para detectar,

analizar, responder restaurar los elementos de

cuadrícula. Minimizar el tiempo de interrupción.

•La motivación de la demanda del cliente.Proporcionar información en tiempo real a los

consumidores (costo / valor).

Precios en tiempo real.

Caracteristicas de Smart Grid

Smart Grid 2.0

•Resiste a Ataque.- Gracias a los protocolos de seguridad que incluye:

Disuasión, prevención, detección, respuesta y

mitigación.

•Optimización del Uso de Activos.-Red de trabajo sólo lo necesario.

Calidad y la capacidad será objeto de seguimiento en

tiempo real.

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Arquitectura Smart Grid

Smart Grid 2.0

Modelo Conceptual

Smart Grid 2.0

Mercados

Operaciones

Provedor de Servicio.

Cliente.

Distribución

Transmisión

Generaciones agranel

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Tecnologías Modernas

Smart Grid 2.0

•Sensores avanzados

•Comunicación.

•Componentes Avanzados.

•Mejora de Interfaces

•Avanzado Control de Dispositivos.

Resultados:

Distribución de electricidad eficazmente

hasta el final de la transmisión a dispositivos

de cliente.

Áreas Claves

Smart Grid 2.0

Aplicaciones

Comunicación

Dispositivos

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Fuentes

Smart Grid 2.0

energy.gov

gridwise.org

TheModernGrid.org

SmartGridNews.com

33

BOLETIN

34

FUENTES

ACM

ACM, the world’s largest educational and scientific computing society, delivers resources that advance

computing as a science and a profession. ACM provides the computing field's premier Digital Library and

serves its members and the computing profession with leading-edge publications, conferences, and

career resources.

Portales:

www.osii.com/pt/solutions/initiatives/smartgrid.asp

www.google.com

www.acm.org

http://www.ieee.org/index.html