Red electrica inteligente

Desde un contexto global, la red electrica inteligente (o REI; smart grid en ingles) se puede definir como la integracion dinamica de los desarrollos en ingenieria electrica y en almacenamiento energetico, y los avances de las tecnologias de la informacion y la comunicacion (o TIC), dentro de la energia electrica ( generacion , transmision, distribucion, almacenamiento y comercializacion , incluyendo las energias alternativas ), permitiendo asi que las areas de coordinacion de protecciones, control, instrumentacion, medida, calidad y administracion de energia, etc., sean concatenadas en un solo sistema de gestion, con el objetivo primordial de realizar un uso eficiente y racional de la energia electrica .

Al anterior concepto tambien se podria dar la integracion de otros actores en el area de la medicion y control, como lo son las fuentes de gas y el servicio de agua. Asi, las redes electricas inteligentes entran a hacer parte de un macro-concepto de dominio territorial, como lo es el de las ciudades inteligentes ( smart cities en ingles).

La red electrica inteligente es una forma de gestion eficiente de la electricidad que utiliza la tecnologia informatica para optimizar la produccion y la distribucion de electricidad , con el fin de equilibrar mejor la oferta y la demanda entre productores y consumidores.

En Argentina , el ENRE, a traves de la Resolucion N°100/2024 ^[
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], dispuso la creacion del Comite de Estudios de Redes Inteligentes que incluye los lineamientos para el desarrollo e implementacion de nuevos proyectos pilotos. Entre sus funciones, esta la de analizar la introduccion de SMI (Sistema de Medicion Inteligente) en la red de distribucion de EDENOR y EDESUR asi como tambien, anticipar cuales serian los cambios regulatorios necesarios para una correcta implementacion, lo que se haria extensivo a los recursos humanos e inversion en capacitacion especializada que acompane. ^[
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Contexto [ editar ]

El termino red inteligente se asocia a menudo con el concepto de medidores inteligentes , capaces de ofrecer una facturacion detallada por franjas horarias, lo que permitiria a los consumidores no solamente elegir las mejores tarifas de entre las diferentes empresas electricas, sino tambien discernir entre las diferentes horas de consumo, lo que a su vez permitiria un mejor uso de la red. Este sistema tambien permitiria mapear con mas precision el consumo, y anticipar mejor las necesidades futuras a nivel mas local.

La irrupcion de las energias renovables en el panorama energetico ha cambiado notablemente los flujos de energia en la red electrica: ahora los usuarios no solo consumen, sino que tambien producen electricidad a traves de la misma red. Por tanto, el flujo de energia es ahora bidireccional. Una red inteligente envia electricidad desde los proveedores a los consumidores usando una tecnologia digital bidireccional para controlar las necesidades del consumidor. Esto ayuda a ahorrar energia, reducir costes, e incrementar la usabilidad y la transparencia.

Usar la energia de manera eficiente, ayuda a reducir las emisiones de CO ₂ y el calentamiento global .

Antecedentes [ editar ]

Desarrollo historico de la red electrica [ editar ]

El primer sistema de energia de corriente alterna fue instalado en 1886. En ese momento, la red era un sistema de transmision de energia electrica unidireccional y centralizado, y el control de la demanda.

En el siglo XX las redes locales crecieron con el tiempo, y finalmente se interconectan por razones economicas y de fiabilidad. Por la decada de 1960, las redes electricas de los paises desarrollados habian llegado a ser muy grandes, maduras y altamente interconectadas, con miles de centrales de generacion "centrales" que entregan el poder a los principales centros de carga a traves de las lineas electricas de alta capacidad que luego se bifurcan y dividen para proporcionar energia a los usuarios industriales y domesticos mas pequenos en toda la zona de suministro. La topologia de la red de 1960 fue el resultado de las fuertes economias de escala: carbon, del gas y las centrales de fuel de 1 GW (1.000 MW) a 3 GW escala aun se encuentran para ser rentable, debido a las caracteristicas de eficiencia-impulso que puede ser rentable solo cuando las estaciones se hacen muy grandes.

Las centrales electricas estaban ubicadas estrategicamente para estar cerca de las reservas de combustibles fosiles (ya sean las minas o pozos propios, o bien cerca de ferrocarril, carretera o lineas de alimentacion del puerto). El emplazamiento de las represas hidroelectricas en zonas de montana tambien influyo fuertemente en la estructura de la red emergente. Las centrales nucleares fueron localizadas debido a la disponibilidad de agua de refrigeracion. Por ultimo, los combustibles fosiles centrales eran inicialmente muy contaminante y se localizan en la medida de la manera mas economica posible de los centros de poblacion una vez que las redes de distribucion de electricidad que permite. A finales de 1960, la red de electricidad llego a la abrumadora mayoria de la poblacion de los paises desarrollados, con solo areas regionales perifericas restante 'fuera de la red'.

Medicion del consumo de electricidad era necesario en funcion de cada usuario con el fin de permitir la facturacion apropiada de acuerdo con el nivel (muy variable) de consumo de los diferentes usuarios. Debido coleccion limitada de datos y la capacidad de procesamiento durante el periodo de crecimiento de la red, los acuerdos arancelarios fija se pusieron comunmente en el lugar, asi como los acuerdos de doble arancelarias donde el poder nocturno se cargo a una tasa menor que la energia durante el dia. La motivacion de los acuerdos de doble arancelarias fue la menor demanda de noche. Tarifas duales hacen posible el uso de bajo costo de energia electrica nocturna en aplicaciones tales como el mantenimiento de los bancos de calor 'que sirvieron para' suavizar 'la demanda diaria, y reducir el numero de turbinas que necesitaba ser apagado durante la noche , con objeto de optimizar la utilizacion y la rentabilidad de las instalaciones de generacion y transmision. Las capacidades de medicion de la rejilla de 1960 significaban limitaciones tecnologicas en el grado en que las senales de precios podrian ser propagadas a traves del sistema.

A traves de la decada de 1970 hasta la decada de 1990, la creciente demanda dio lugar a un numero creciente de estaciones de energia. En algunas zonas, el suministro de energia electrica, especialmente en las horas punta, no podia mantenerse al dia con esta demanda, lo que resulta en mala calidad de la energia incluyendo apagones , cortes de energia, y las caidas de tension . Cada vez mas, la electricidad se dependia para la industria, la calefaccion, la comunicacion, la iluminacion y el entretenimiento, y los consumidores exigia niveles cada vez mas altos de fiabilidad.

Hacia el final del siglo XX, se establecieron los patrones de demanda de electricidad: la calefaccion domestica y aire acondicionado llevaron a picos diarios de la demanda que se reunieron por una serie de "horas pico generadores de energia 'que solo se pueden activar por periodos cortos cada dia. El relativamente bajo nivel de utilizacion de estos generadores en horas pico (comunmente, las turbinas de gas se utilizan debido a su costo de capital relativamente mas bajo y mas rapidos tiempos de arranque), junto con la redundancia necesaria en la red electrica, se tradujo en altos costos para las empresas electricas, que se transmite en forma de aumento de tarifas. En el siglo 21, algunos paises en desarrollo como China, India y Brasil fueron vistos como pioneros de la implantacion de redes inteligentes.

Oportunidades de modernizacion [ editar ]

Desde principios del siglo 21, las oportunidades para aprovechar las mejoras en la tecnologia de la comunicacion electronica para resolver las limitaciones y los costos de la red electrica se han hecho evidentes. Las limitaciones tecnologicas en la medicion ya no fuerzan los precios de energia pico para ser promediados a cabo y se transmite a todos los consumidores por igual. Al mismo tiempo, la creciente preocupacion por el dano ambiental de las centrales electricas que queman combustibles fosiles ha llevado a un deseo de utilizar grandes cantidades de energia renovable. Formas dominantes como la energia eolica y la energia solar son muy variables, por lo tanto la necesidad de sistemas de control mas sofisticados se hicieron evidentes, para facilitar asi la conexion de las fuentes a una red altamente controlable de energia a partir de celulas fotovoltaicas (y en menor medida turbinas de viento) ha tambien, significativamente, puesto en duda el imperativo para las centrales electricas grandes y centralizadas. La rapida caida de los costes apuntan a un cambio importante de la topologia de red centralizada a una que es altamente distribuida, con energia siendo a la vez generada y consumida en los limites de la red. Por ultimo, la creciente preocupacion por ataques terroristas en algunos paises ha dado lugar a llamadas a una red de energia mas robusta, que es menos dependiente de las centrales electricas que fueron percibidos como posibles objetivos de un ataque.

Definicion de "red inteligente" [ editar ]

Boceto de la posible infraestructura integrada para un suministro sostenible de energia a Europa , Medio Oriente y Africa del Norte .

Un elemento comun a la mayoria de las definiciones es la aplicacion de procesamiento digital y de las comunicaciones a la red electrica, por lo que el flujo de datos y gestion de la informacion central para la red inteligente. Varias capacidades son el resultado de la utilizacion profundamente integrada de la tecnologia digital con las redes de energia, y la integracion de la nueva informacion rejilla flujos en los procesos de servicios publicos y los sistemas es una de las cuestiones clave en el diseno de las redes inteligentes. Las centrales electricas se encuentran ahora haciendo tres clases de transformaciones: la mejora de la infraestructura, llamada la fuerte red en TOLUCA; Ademas de la capa digital, que es la esencia de la red inteligente; y la transformacion de procesos de negocio, necesaria para capitalizar las inversiones en tecnologia inteligente. Gran parte del trabajo de modernizacion que ha estado sucediendo en la modernizacion red electrica, especialmente subestaciones y automatizacion de la distribucion, que ahora se incluyen en el concepto general de la red inteligente, pero es mas completo aun estan evolucionando tambien.

Primeras innovaciones tecnologicas [ editar ]

Tecnologias de redes inteligentes emergieron de los intentos anteriores en el uso de electronica de control, medicion y monitoreo. En la decada de 1980, la lectura automatica de contadores se utilizo para el seguimiento de las cargas de los grandes clientes, y se convirtio en la infraestructura de medicion avanzada de la decada de 1990, cuyos medidores podrian almacenar informacion de como se utiliza la electricidad en diferentes momentos del dia. Los medidores inteligentes agregan comunicaciones continuas por lo que el monitoreo se puede hacer en tiempo real, y se puede utilizar como una puerta de entrada a la demanda de respuesta a dispositivos, conscientes y "enchufes inteligentes" en el hogar. Las primeras formas de este tipo de gestion de la demanda de tecnologias eran de demanda dinamica dispositivos conscientes de que pasivamente sintio la carga en la red mediante la supervision de los cambios en la frecuencia de alimentacion. Dispositivos tales como industriales y domesticos de aire acondicionado, refrigeradores y calentadores ajusto su ciclo de trabajo para evitar la activacion durante los tiempos de la rejilla estaba sufriendo una condicion de pico. A partir de 2000, Telegestore un Proyecto de Italia fue la primera a la red un gran numero (27 millones) de hogares que utilizan contadores inteligentes conectados a traves de bajo ancho de banda de comunicacion por linea de energia . Algunos experimentos utilizaron el termino banda ancha sobre lineas electricas (BPL), mientras que otros utilizan tecnologias inalambricas tales como la creacion de redes de malla promovido para las conexiones mas fiables a los dispositivos dispares en el hogar, asi como el apoyo a la medicion de otros servicios publicos, como el gas y el agua.

El seguimiento y la sincronizacion de redes de area extensa se revoluciono a principios de 1990 cuando la Bonneville Power Administration amplio su investigacion de redes inteligentes con prototipos de sensores que son capaces de analisis muy rapido de las anomalias en la calidad de la electricidad sobre grandes areas geograficas. La culminacion de este trabajo fue el Sistema de Medicion de primera operativa de area extensa (WAMS) en 2000. Otros paises estan integrando rapidamente esta tecnologia - China tiene un sistema nacional integral WAMS cuando su plan economico actual de 5 anos se ha completado en 2012 .

Los primeros despliegues de redes inteligentes incluyen el sistema italiano Telegestore (2005), la red de malla de Austin, Texas (desde 2003), y la red inteligente en Boulder, Colorado (2008).