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Redes inteligentes. El sistema eléctrico se transforma

Con Redes Eléctricas Inteligentes, ya no somos solo consumidores pasivos. Ellas nos dan la posibilidad de ser productores y comercializadores de energía.

La irrupción de fuentes alternativas de energía, que nos permite producirla para nuestro consumo y vender los excedentes, y la aparición de nuevas formas de consumo, transforman el sistema eléctrico tal como lo hemos conocido.

Algunos de esos cambios se dan en:

  • La forma como se genera la energía eléctrica.
  • En la dirección de los flujos de energía. Ya no solo consumimos, sino que además la podemos suministrar a la red.
  • La necesidad de almacenar excedentes.
  • La aparición de nuevas formas de consumo de energía eléctrica.

Estos cambios traen nuevos desafíos a la gestión del sistema eléctrico, la cual se hace más compleja.

Por tanto, se requiere utilizar los adelantos en la Ingeniería Eléctrica, como los de la tecnología de información y las comunicaciones, para dar inteligencia al sistema eléctrico, desde la generación hasta el consumo.

Con esto, podemos tener un servicio de mayor calidad y un suministro eléctrico más fiable.

Y en nuestro país, también se están dando pasos en esa dirección.

Cambios que se están dando en el Sistema Eléctrico

Energías alternativas en red inteligente

Muchos son los cambios que se están dando. Estos son algunos:

1. Cambia la forma como se genera.

Las grandes centrales eléctricas siguen existiendo, pero, aumenta la producción energética a pequeña escala y cerca de los puntos de consumo.

Esto por el aumento de la conciencia ambiental, que exige la búsqueda de fuentes de energía menos contaminantes.

En consecuencia, crece la utilización de fuentes energéticas renovables y el desarrollo de proyectos a mediana escala como las plantas de energía eólica y solar en la Guajira.

Así mismo, gracias a la energía solar fotovoltaica, es cada vez más común que viviendas, industrias, instalaciones deportivas, centros comerciales, etc. generen su propia electricidad para el autoconsumo y comercializar excedentes.

El resultado es una forma de generación de electricidad distribuida, que constituye un desafío técnico para la operación del sistema eléctrico.

2. De flujos de energía unidireccionales se pasa a flujos de energía bidireccionales.

Al convertirnos los usuarios, tanto en consumidores como en productores y comercializadores de energía, los flujos de esta pasan de una a las dos direcciones.

Así mismo, cambia la relación con nuestro proveedor de energía y el medidor tradicional se debe reemplazar por medidores bidireccionales.

Esto porque se debe medir, tanto la energía que entra como la que sale, permitiendo que la factura incluya la energía suministrada por el operador de red y los excedentes que suministramos a la red eléctrica.

Tener generación cerca de los puntos de consumo, significa reducir los tamaños de las líneas de transmisión, las redes de distribución y las subestaciones eléctricas, pero, al tener una generación distribuida y flujos bidireccionales de energía se dificulta la gestión del sistema.

3. Necesidad de almacenar energía

Almacenar energía en red inteligente

En un sistema eléctrico existe un equilibrio entre la cantidad de energía que se requiera en cada momento y la que se debe suministrar para suplir la demanda.

Esto, en un sistema eléctrico tradicional, se logra manteniendo agua en una represa o combustible disponible para ser utilizado cuando se requiera.

Con energías renovables, como la fotovoltaica y la eólica, no es posible producir según la demanda. La fotovoltaica solo produce energía de día con la luz del sol y la eólica cuando haya viento.

Por esto, se requiere encontrar la forma de guardar la energía sobrante para utilizarla cuando se necesite.

Pero, las tecnologías de almacenamiento de energía eléctrica son aún muy costosas, lo que dificulta la integración de la producción de energías renovables al sistema eléctrico.

Esto se debe resolver si queremos facilitar la transición energética, a una forma de producirla más amigable con el medio ambiente y lograr una electricidad verde.

4. Aparecen nuevas formas de consumo de energía eléctrica

Carro eléctrico

Nuestro desarrollo económico y social necesita de la electricidad. Nos permite gozar de la luz y demás aplicaciones que nos producen confort.

Además, facilita la producción industrial, hace funcionales a los edificios y permite disfrutar los electrodomésticos y demás dispositivos que nos facilitan la vida.

Para cumplir las metas para mitigación de cambio climáticos, se requiere llegar al 20% de movilidad eléctrica en 2030, lo que constituye un gran desafío para el sistema eléctrico.

La electrificación del transporte y la recarga de vehículos eléctricos no es cosa menor, porque el sector transporte es un gran consumidor de energía.

Para el caso colombiano, este sector consumía el 39,8 % de la energía del país en 2015, como señala el balance energético de ese año. Menos del 1% provenía de la electricidad.

Datos tomados del documento del Departamento Nacional de Planeación: “Energy Demand Situation in Colombia”.

Las redes tradicionales ganan inteligencia

Red eléctrica inteligente

Los adelantos en la Ingeniería Eléctrica, como los de la tecnología de información y las comunicaciones, permite una gestión más eficiente de la generación, el transporte, la distribución y el consumo de la energía eléctrica.

A la aplicación de estas tecnologías en el sistema eléctrico se le da el nombre de Redes Inteligentes, o Smart Grids.

Algunas de las tecnologías utilizadas para dotar de características inteligentes a las redes tradicionales, son las siguientes:

1. Un sistema de medida avanzado

Con el cual se pueda obtener información de los clientes, de los generadores, de los operadores y demás actores que intervienen, junto con el del estado de la red.

Son sus componentes, entre otros:

  • Los medidores inteligentes en las instalaciones de los usuarios finales. Permiten leer tanto la energía suministrada por la red como la suministrada por el usuario, en caso de producirla.
  • Medición del estado de la red. Permite a los operadores de red monitorear la calidad de la energía, reducir el tiempo de la detección de fallas, medir las perdidas en el sistema. En fin, la lectura en tiempo real del comportamiento de la red para garantizar el mejor comportamiento de la misma.

Esto, junto a una moderna red de comunicación, permiten tomar las decisiones adecuadas en cada momento.

2. Automatización de la red

Para facilitar su operación y una respuesta automática ante posibles contingencias.

Su implementación facilita la localización de fallas, la operación remota de los elementos de corte y las maniobras de la red.

Con la automatización de procesos y operación de la red, se busca reducir el número y duración de los cortes de energía y mejorar la eficiencia técnica.

3. Recursos energéticos distribuidos

Carga de carro eléctrico

Permite la micro generación en redes de media y baja tensión facilitando la integración de las energías alternativas en el sistema eléctrico y el almacenamiento de energía cerca de los usuarios.

Al tener la generación de energía cerca a los usuarios, se reduce las perdidas por transporte, mejora la calidad de la energía y disminuye la dependencia de grandes generadores.

Constituye un beneficio económico a los usuarios por la posibilidad de poder producir su propia energía y comercializar los excedentes.

4. Electrificación del transporte

La electrificación del transporte hace un gran favor al medio ambiente, al reducir el consumo de combustibles fósiles, pero constituye un gran desafío para las redes eléctricas

La implementación de puntos de recarga para los vehículos obliga a mantener una infraestructura eléctrica capaz de suministrar las potencias demandadas.

A modo de resumen.

Por la importancia de la energía eléctrica en la producción de bienes y servicios, en el funcionamiento de sociedad y su impacto en el medio ambiente, es necesario modernizar unas infraestructuras que han cumplido su vida útil.

Además, contar con una infraestructura de TIC (Tecnologías de la Información y las Comunicaciones) altamente fiable y segura, que garantice la interoperabilidad, para servir de soporte a todas las tecnologías que aportan inteligencia a la red, en cualquiera de sus niveles.

¿Cómo estamos en Colombia respecto a Redes Inteligentes?

Red eléctrica

Los Ministerios de Minas y Energía y el de Tecnologías de la Información y las Comunicaciones, en cooperación con el Banco Interamericano de Desarrollo – BID, desarrollan el estudio: “Smart Grids Colombia Visión 2030 – Mapa de ruta para la implementación de redes inteligentes en Colombia”.

​​​​​​En dicho estudio se desarrollan cuatro componentes:

  1. “Estudio de factibilidad técnico y económica de tecnologías de Redes Inteligentes para el sector eléctrico colombiano”. En esta parte se busca la Identificación de tecnologías de Redes Inteligentes y Tecnologías de la Información y las Comunicaciones más adecuadas para ser aplicadas en Colombia.
  2. “Estudio para elaborar recomendaciones a nivel regulatorio y de política para el desarrollo de Redes Inteligentes en el sector eléctrico colombiano”. Que permitan generar cambios y un ambiente propicio para desarrollar las Redes Inteligentes.
  3. “Difusión y promoción de las Redes Inteligentes en el país”. Para crear conciencia sobre sus beneficios, costos e implicaciones.
  4. “Metodología para evaluar proyectos piloto de Redes Inteligentes en Colombia”.

Áreas o procesos fundamentales del estudio:

  • Caracterización del Sistema Eléctrico Colombiano.
  • Funcionamiento de las Redes Inteligentes.
  • Construcción del mapa de ruta.
  • Análisis de las tecnologías TIC.
  • Análisis de los aspectos regulatorios y normativas.

Barreras que dificultan la penetración de las tecnologías de Redes Inteligentes

Estas barreras, según el Departamento Nacional de Planeación en el documento: “Energy Demand Situation in Colombia” son:

  • Institucionales. Se requiere articulación entre sectores.
  • Económicas. Algunas soluciones son costosas y en algunos casos no es claro quién va a asumir esos costos.
  • Regulatorias. Dificultad en regulación de la propiedad de la infraestructura, sobre quién debe hacer inversiones, sobre estándares de medida para la medición inteligente, entre otros.
  • Tecnológicas e información. Todavía hay desconocimiento en algunas de las tecnologías propuestas.

Por parte de los operadores de servicio se han venido dando algunos pasos.

Un ejemplo es Enel–Codensa, donde, según ellos, pueden operar manera remota desde su Centro de Control algunos de sus equipos.

Mediante una plataforma de sistemas de información, monitorean las redes en tiempo real, para actuar oportunamente si se presenta una avería en la red.

Estudian la instalación de un sistema de medición avanzada, con medidores inteligentes, infraestructura de telecomunicaciones y sistemas centrales, que les permitan una gestión remota y automática.

Esperamos poder ampliar, en próximos artículos, la información sobre algunos temas tratados.

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