Desde finales del siglo XIX, los sistemas de distribución de energía (a menudo llamados redes) han sido la principal fuente de electricidad del mundo.Cuando se crean estas redes, funcionan de manera muy simple: generan electricidad y la envían a hogares, edificios y a cualquier lugar donde se necesite electricidad.
Pero a medida que aumenta la demanda de electricidad, se necesita una red más eficiente.Los modernos sistemas de distribución de energía de “redes inteligentes” que se utilizan actualmente en todo el mundo dependen de tecnología de punta para optimizar la eficiencia.Este artículo explora la definición de red inteligente y las tecnologías clave que la hacen inteligente.
Qué estecnología de red inteligente?
Una red inteligente es una infraestructura de distribución de energía que proporciona comunicación bidireccional entre proveedores de servicios públicos y clientes.Las tecnologías digitales que permiten tecnologías de redes inteligentes incluyen sensores de potencia/corriente, dispositivos de control, centros de datos y medidores inteligentes.
Algunas redes inteligentes son más inteligentes que otras.Muchos países han centrado grandes esfuerzos en convertir redes de distribución obsoletas en redes inteligentes, pero la transformación es compleja y llevará años o incluso décadas.
Ejemplos de tecnologías de redes inteligentes y componentes de redes inteligentes
Medidores inteligentes: los medidores inteligentes son el primer paso en la construcción de una red inteligente.Los medidores inteligentes proporcionan datos sobre el consumo de energía en el punto de uso a clientes y productores de servicios públicos.Proporcionan información sobre el consumo y los costos de energía para alertar a los usuarios sobre cómo reducir el desperdicio de energía y ayudar a los proveedores a optimizar las cargas de distribución en toda la red.Los medidores inteligentes generalmente constan de tres subsistemas principales: un sistema de energía para medir el consumo de energía, un microcontrolador para administrar la tecnología dentro del medidor inteligente y un sistema de comunicación para enviar y recibir datos de comando/consumo de energía.Además, algunos medidores inteligentes pueden tener energía de respaldo (cuando la línea de distribución principal está caída) y módulos GSM para señalar la ubicación del medidor por motivos de seguridad.
La inversión mundial en contadores inteligentes se ha duplicado en la última década.En 2014, la inversión anual mundial en contadores inteligentes fue de 11 millones de dólares.Según Statista, las inversiones globales en medidores inteligentes alcanzarán los 21 millones de dólares en 2019, teniendo en cuenta las ganancias en eficiencia del sistema gracias a la implementación de medidores inteligentes.
Interruptores de control de carga y tableros de distribución inteligentes: si bien los medidores inteligentes pueden proporcionar datos en tiempo real a los proveedores de servicios públicos, no controlan automáticamente la distribución de energía.Para optimizar la distribución de energía durante los períodos de uso pico o en áreas específicas, las empresas de servicios eléctricos utilizan dispositivos de administración de energía, como interruptores y tableros de control de carga inteligentes.Esta tecnología ahorra cantidades significativas de energía al reducir la distribución innecesaria o administrar automáticamente las cargas que han excedido sus límites de tiempo de uso permitidos.Para optimizar la distribución de energía durante los períodos de uso pico o en áreas específicas, las empresas de servicios eléctricos utilizan dispositivos de administración de energía, como interruptores y tableros de control de carga inteligentes.Esta tecnología ahorra cantidades significativas de energía al reducir la distribución innecesaria o administrar automáticamente las cargas que han excedido sus límites de tiempo de uso permitidos.
Por ejemplo, la ciudad de Wadsworth, Ohio, utiliza un sistema de distribución eléctrica construido en 1916. La ciudad de Wadsworth se ha asociado con Itron, un fabricante deInterruptores de control de carga inteligentes(SLCS), para reducir el uso de electricidad del sistema en 5,300 megavatios hora mediante la instalación de SLCS en hogares para hacer funcionar los compresores de aire acondicionado durante los períodos pico de uso de electricidad.Automatización del sistema de energía: la automatización del sistema de energía está habilitada por la tecnología de red inteligente, utilizando infraestructura de TI de última generación para controlar cada eslabón de la cadena de distribución.Por ejemplo, los sistemas de energía automatizados emplean sistemas inteligentes de recopilación de datos (similares a los de los medidores inteligentes), sistemas de control de energía (como interruptores de control de carga inteligentes), herramientas analíticas, sistemas informáticos y algoritmos de sistemas de energía.La combinación de estos componentes clave permite que la red (o varias redes) se ajuste y optimice automáticamente con una interacción humana limitada.
Implementación de redes inteligentes
Cuando se implementen tecnologías digitales de automatización y comunicación bidireccional en la red inteligente, una serie de cambios en la infraestructura maximizarán la eficiencia de la red.La implementación de Smart Grid ha permitido los siguientes cambios de infraestructura:
1.Producción de energía descentralizada
Debido a que la red inteligente puede monitorear y controlar continuamente la distribución de energía, ya no es necesaria una sola gran planta de energía para generar electricidad.En cambio, la electricidad puede ser producida por muchas centrales eléctricas descentralizadas, como turbinas eólicas, parques solares, paneles solares fotovoltaicos residenciales, pequeñas represas hidroeléctricas, etc.
2.Mercado fragmentado
La infraestructura de red inteligente también admite la conexión de múltiples redes como medio para compartir energía de manera inteligente entre sistemas centralizados tradicionales.Por ejemplo, en el pasado los municipios tenían instalaciones de producción independientes que no estaban conectadas con los municipios vecinos.Con la implementación de una infraestructura de red inteligente, los municipios pueden contribuir a un plan de producción compartido para eliminar la dependencia de la producción en caso de un corte de energía.
3.Transmisión a pequeña escala
Uno de los mayores desperdicios de energía en la red es la distribución de energía a largas distancias.Teniendo en cuenta que las redes inteligentes descentralizan la producción y los mercados, la distancia neta de distribución dentro de una red inteligente se reduce significativamente, reduciendo así el desperdicio de distribución.Imaginemos, por ejemplo, una pequeña granja solar comunitaria que genera el 100% de las necesidades eléctricas diurnas de la comunidad, a sólo 1 km de distancia.Sin un parque solar local, es posible que la comunidad necesite obtener energía de una planta de energía más grande a 100 kilómetros de distancia.Las pérdidas de energía observadas durante la transmisión desde plantas de energía distantes pueden ser cien veces mayores que las pérdidas de transmisión observadas en los parques solares locales.
4.Distribución bidireccional
En el caso de los parques solares locales, puede haber una situación en la que el parque solar pueda generar más energía de la que consume la comunidad, creando así un excedente de energía.Este exceso de energía puede luego distribuirse a la red inteligente, lo que ayuda a reducir la demanda de centrales eléctricas distantes.
En este caso, la energía fluye desde el parque solar a la red principal no comunitaria durante el día, pero cuando el parque solar está inactivo, la energía fluye desde la red principal a esa comunidad.Este flujo de energía bidireccional puede monitorearse y optimizarse mediante algoritmos de distribución de energía para garantizar que se desperdicie la menor cantidad de energía en cualquier momento durante el uso.
En una infraestructura de red inteligente con distribución bidireccional y límites de red descentralizados, los usuarios pueden actuar como microgeneradores.Por ejemplo, las casas individuales pueden equiparse con sistemas solares fotovoltaicos independientes que generan electricidad cuando están en uso.Si el sistema fotovoltaico residencial genera un exceso de energía, esta energía puede entregarse a la red más grande, reduciendo aún más la necesidad de grandes plantas de energía centralizadas.
La importancia de la red inteligente
A nivel macroeconómico, las redes inteligentes son fundamentales para reducir el consumo de electricidad.Muchos gobiernos y proveedores de servicios públicos locales ofrecen medidas generosas y agresivas para participar en la adopción de redes inteligentes porque es beneficiosa desde el punto de vista financiero y ambiental.Al adoptar una red inteligente, la producción de energía se puede descentralizar, eliminando así el riesgo de apagones, reduciendo los costos operativos del sistema eléctrico y eliminando el desperdicio innecesario de energía.
Hora de publicación: 15-mar-2023