SMART GRID (Parte 3)

SMART GRID

CONTENIDO ANTERIOR

Componentes esenciales

 

En este capítulo se listarán a titulo meramente enumerativo, sin pretender incluir el total de las tecnologías necesarias, ya que día a día se están expandiendo, de los componentes necesarios para contar con una Smart Grid.

Recomendamos para ampliar el conocimiento, utilizar algún motor de búsqueda en la red, ya que no se quiso hacer excesivamente largo el contenido del presente artículo.

1. Inversores. Este tipo de red, que está en constante proceso de I+D, necesita primeramente capital que esté dispuesto a arriesgarse y esperar un tiempo que se mide en años para cosechar sus frutos. La inversión será estatal, pero también es conveniente la privada.

2.Contador inteligente. Este contador deberá ser bidireccional, permanentemente conectado a una red de comunicaciones local, como mínimo, e idealmente a Internet. También deberá cumplimentar el requisito de ser utilizado como elemento de maniobra a distancia, o sea accionado desde la red, para poder abrir o cerrar circuitos según variables como demanda de potencia, desperfectos, o por pagos de facturaciones.

3. Concentrador. Este es un dispositivo que sirve de puente, entre el sistema de gestión y el contador.

4. Multi-utility. Dispositivos que permitan tele-gestión de otros servicios como agua y gas.

5. Dispositivos de maniobra y seccionamiento a distancia, comunicados entre sí por una red o Internet. De esta manera si un segmento de la red es insuficiente, o tal vez falle, debe poder orientarse el flujo de energía a través de otros segmentos.

6. Recursos distribuidos. La generación y almacenamiento de energía está disponible a todos los usuarios, ya que ahora son prosumidores. En teoría, todos podrían acceder a la generación eléctrica de cualquier prosumidor que técnicamente esté disponible, y cualquier prosumidor que genere energía debería poder canalizarla a cualquiera que esté interesado en comprársela, dentro de los limites propios de un negocio. Por este motivo es imprescindible el contador inteligente y una inteligencia artificial, con cadena blockchain en la práctica, para llevar un registro de las transacciones y sugerir compras y ventas de energía.

7. Control de calidad eléctrica. Cada prosumidor deberá mantener su calidad de energía dentro de los parámetros requeridos para su uso individual. Dicho de otro modo, un usuario podrá consumir energía de la red y transformarla a los Voltios, frecuencia y factor de potencia que necesite. Para lograr este objetivo, la distribución de corriente directa es ideal, para que los prosumidores, pueden transformar la corriente directa en alterna (ahora en forma de pulsos) y viceversa, cuando “bajan” y “suben” energía a la Smart Grid.

8. Tecnologías propias de la Smart Grid. Ciertas tecnologías especificas se desarrollaron para implementar este tipo de redes.

. Tics (Tecnologías de información y comunicación). Como se ha visto, cada vez se requiere más datos, que deberán ser agrupados y analizados para dar información, con lo cual se podrán tomar decisiones para optimizar uso de recursos y lograr objetivos, todo en tiempo real. Por ende, las Tics son imprescindibles para comunicar humanos entre sí, humanos con máquinas y maquinas con máquinas.

. Contadores inteligentes. Como mínimo se necesitará un contador tipo AMR (unidireccional, pero con control remoto), siendo muy conveniente uno del tipo AMI (bidireccional, con control remoto).

Estos contadores AMI permiten implementar aspectos esenciales de la Smart Grid, como

Gestión remota

Maniobra remota

Cambio de potencia remota

Gestión de horario

Monitoreo de calidad de energía a distancia

Lectura en tiempo real

9. Sensores. Como es necesario monitorear el estado de una infinidad de variables en tiempo real, lo sensores adquieren un papel vital, que ha obligado a sofisticarlos.

sensores	Scada	PMU
Resolución	1 muestra cada 2 a 4 s	10 a 60 muestras cada s
Medición	Magnitud	Magnitud y fase
Sincronización	No	Si
Canales de In/output	Analógicos, unos pocos digitales	Digitales
	Local	Wide área

Como es fácil deducir, la calidad de los sensores para la Smart Grid es crucial.

10. Almacenamiento. Este ítem es imprescindible cuando se trata de energías renovables, ya que su generación muchas veces es estocástica, dependiendo de un sinnúmero de factores climatológicos y de otra índole. Por eso es necesario almacenarla cuando se genera más de la consumido para tenerla cuando ocurre a la inversa.

Existen un sinnúmero de formas de almacenar la energía para obtener luego corriente directa, la cual será transformada en pulsaciones gracias a los inversores.

. Baterías de Litio.

. Hidráulica, por medio de una bomba se eleva el agua para que luego la gravedad devuelva el trabajo usado en levantar la misma.

. Volantes de inercia.

. Electromagnetismo, mediante el uso de superconductores.

. Supe condensadores.

. Baterías de flujo.

. Almacenamiento de hidrogeno y oxígeno para ser reutilizado.

. Utilización de sales fundidas para almacenar calor.

. Vehículo eléctrico, usado no solamente como vehículo de transporte, sino también con el objetivo claro de almacenar y distribuir la energía. Lógicamente hay algunas dificultades, como costo, el vehículo deberá estar conectado on line.

Se habrá notado que muchas de estas tecnologías todavía están en experimentación y formación, pero son muy prometedoras. El tiempo dirá, cuales ganarán la carrera, por así decirlo.

11. Electrónica de Potencia. La electrónica en sus orígenes tuvo dificultades para manejar la potencia, pero ahora han debido de ser superadas para poder obtener la versatilidad de la electrónica junto con la potencia de la red. Por ende, se han desarrollado las

. FACTS (Flexible Alternating Current Transmission System)

. SVC (Static Synchronus Compensator)

. STATCOM (Static Syncronous Compensator)

Entre todas estas tecnologías, se logra adecuar la calidad de energía, según el Voltaje, la fase y la frecuencia requerida, para compatibilizar distintas generaciones, ya que algunas serán en corriente continua, otras en alterna, pulsantes. Habrá un sinnúmero de frecuencias y fases que se deberá depurar para no crear ruido eléctrico o armónicas.

Los beneficios de esta electrónica de potencia, para enumerar algunos son

a. Es posible guiar potencia eléctrica por diversos caminos, para no interrumpir servicios eléctricos sensibles y no sensibles a la comunidad.

b. Operación de niveles de carga eléctrica en niveles seguros con optimización de los recursos necesarios.

c. Posibilidad de accionar casi en el instante ante cambios en el sistema, ya que un operador humano o la inteligencia artificial podrán operar puntos remotos en tiempo real.  Por ejemplo, ya no es necesario esperar que una sobrecarga, llegue a determinado porcentaje de 1.45 de la intensidad nominal para que actué, ya que en estos casos los sensores detectaran tempranamente la tendencia de exceso de corrientes para actuar en base a un determinado protocolo, o un operador recibirá una alerta para solucionar un problema, sin que sea necesario interrumpir el servicio.

d. Seguridad en la interconexión de las redes, entre las compañías, prosumidores y demás.

Lógicamente hay desafíos, o vallas a sortear para poder implementar esta tecnóloga.

a. Los costos pueden ser exorbitantes.

b. Toda la red debe contar con electrónica de potencia.

12. Redes de comunicación. Ahora son imprescindibles. Estas mismas tienen las siguientes virtudes.

a. Escalabilidad, o sea es posible agregar nuevas tecnologías y complementos.

b. Interoperabilidad, todos los sistemas son compatibles entre sí.

c. Ubicuidad, están omnipresentes en la red.

d. Seguridad, los datos que circulan deben ser auténticos, estar siempre disponibles, respetándose la privacidad y confiabilidad. Por eso se utiliza tecnólogas de encriptamiento, tipo block chain.

e. Fiabilidad, esto es conexión en todo momento.

f. Latencia, ahora menor a milisegundos.

Tipo de red	Tecnologías	Alcance
HAN	Bluetooh, Zig Bee, PLC, WI Fi, Ethernte	Hasta unos 500m
NAN	Zig Bee, PLC, 3G	Hasta unos 700m
WAN	Router, banda ancha, Wimax, 4G/LTE, PON, Nodos	Decenas de km hasta toda la Tierra.

La tecnolgia5G, con inteligencia artificial en la Nube promete dar un salto exponencial en las comunicaciones. En pocos meses, a partir de hoy, setiembre 2019, estaremos vislumbrando sus cambios.

Mas detalles es posible hallar en https://docplayer.es/3727878-Evolucion-de-las-redes-electricas-hacia-smart-grid-en-paises-de-la-region-andina.html

Preguntas pendientes.

Cabe preguntarse si todo esto no es demasiado para un país. ¿Vale la pena realmente invertir en todo esto? Esta pregunta es pertinente porque los países avanzado han invertido billones de dólares en el desarrollo de la Smart Grid, y continúan invirtiendo cifras astronómicas. ¿Se podrá recoger el guante de este desafío en los países menos desarrollados? En un próximo artículo se intentará dar un panorama de las distintas respuestas dadas.

SIGUIENTE