4.5. Smart Grids

 

 

4.5. Smart Grids

Debido a los nuevos retos que existen en el sector eléctrico, se hace necesario desarrollar tecnologías y sistemas más flexibles que favorezcan el desarrollo de las denominadas redes inteligentes o “Smart Grids”. Los objetivos de Europa para 2020, 2030 y 2050, la integración en la red del fuerte incremento de la generación de origen renovable o la necesidad de gestionar de manera más activa la demanda son algunos de estos retos (ver Energías renovables: tecnología, economía, evolución e integración en el sistema eléctrico).

Una Smart Grid se puede definir como “una red que integra de manera inteligente las acciones de los usuarios que se encuentran conectados a ella -generadores, consumidores y aquellos que son ambas cosas a la vez-, con el fin de conseguir un suministro eléctrico, seguro y sostenible” (Figura 4‑9).

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Figura 4-9. Esquema del concepto de una red inteligente o «Smart Grid».
Fuente: Trilliant.

 

Objetivos de las Smart Grids

Las redes inteligentes tienen un papel fundamental que jugar en el futuro próximo del transporte y distribución de electricidad. Para conseguir los retos anteriormente expuestos, las redes inteligentes deberán:

  • Robustecer y automatizar la red, mejorando su operación, los índices de calidad y las pérdidas en la misma.
  • Optimizar la conexión de las zonas con fuentes de energía renovable, optimizando las capacidades de conexión y minimizando el coste de conexión de las mismas.
  • Desarrollar arquitecturas de generación descentralizadas, permitiendo el funcionamiento de instalaciones de menor tamaño (generación distribuida) en armonía con el sistema.
  • Mejorar la integración de la generación intermitente y de nuevas tecnologías de almacenamiento.
  • Avanzar en el desarrollo del mercado de la electricidad, posibilitando nuevas funcionalidades y servicios a los comercializadores y a millones de consumidores en el mercado.
  • Gestionar de forma activa la demanda, permitiendo que los consumidores gestionen de manera más eficiente sus consumos y mejorando la eficiencia energética.
  • Posibilitar la penetración del vehículo eléctrico, acomodando estas nuevas cargas móviles y dispersas en la red, minimizando el desarrollo de nueva infraestructura y habilitando las funcionalidades de almacenamiento de energía que poseen.

Barreras a las que se enfrentan las Smart Grids

Pero para su correcta implantación, es importante conocer y dar una adecuada respuesta a las principales barreras a las que se está teniendo que enfrentar esta tecnología:

  • Madurez tecnológica y riesgo de “first mover”: la falta de tecnologías estándares y suficientemente maduras, suponen un elevado riesgo de inversión. Por otro lado, y aunque cada vez se están realizando más pruebas piloto de escala relevante, las estimaciones y análisis de coste/beneficio aún muestran una alta sensibilidad según los supuestos que se consideren (los costes pueden ser más elevados de los inicialmente considerados y los potenciales beneficios identificados no siempre se consiguen).
  • “Business case”: como se desprende de los análisis coste/beneficio realizados, los costes de inversión y operación son aún demasiado altos (no existen aún economías de escala) y los beneficios que pretenden conseguir son difícilmente cuantificables e imputables a cada agente. Esto dificulta el nuevo modelo de negocio de la actividad. Por otro lado, cuando se cambia el modelo de negocio y se aumentan los riesgos de una actividad regulada, aumentan los costes de financiación, lo que hace menos rentables las inversiones.
  • Normativa y regulación: la normativa vigente, en algunos casos impone limitaciones o barreras técnicas y en otras no genera incentivos suficientes para la inversión. Es necesario que, por parte de los reguladores, se tome conciencia de la importancia del papel que van a jugar las Smart Grids y se adecúe la normativa para facilitar su implantación tanto a nivel técnico como económico.
  • Seguridad y privacidad de los datos: el detalle y volumen de la información que estará disponible sobre cada consumidor puede generar graves perjuicios si se usa de manera inadecuada o no se implantan las suficientes garantías para el tratamiento de los datos.

En España, como primer paso hacia una futura red inteligente, se ha establecido un plan para la sustitución de todos los contadores domésticos (≤ 15kW) por nuevos equipos electrónicos antes de fin de 2018, así como su gestión y lectura a través un sistema de telegestión implantado por la distribuidora. Este plan de sustitución, que fue establecido inicialmente en la orden ITC/3860/2007, adolecía de los problemas de madurez tecnológica indicados. Por ello, cuando los fabricantes de equipos dispusieron de la suficiente capacidad técnica para suministrar los contadores que cumplían con los requisitos exigibles, el plan de sustitución fue actualizado por la orden IET/290/2012.

El plan de sustitución actualmente vigente contempla actualmente varios plazos e hitos de sustitución (Figura 4‑10).

Figura 4-10. Plan de sustitución de contadores vigentes.
Fuente: Elaboración propia.

Por otro lado, la Comisión Nacional de Energía (antigua CNE y actual CNMC) creó durante 2012 un grupo de trabajo sobre Smart Grids denominado: «Análisis regulatorio para el desarrollo de las redes inteligentes y la integración eficiente de recursos distribuidos. Vehículo eléctrico y generación de pequeña potencia». En dicho grupo participaron tanto las empresas distribuidoras como el Operador del Sistema y dos empresas tecnológicas (Indra y Tecnalia), con el objetivo de analizar la situación en España y elaborar propuestas normativas para facilitar la integración de los recursos distribuidos en la red de distribución -fundamentalmente el vehículo eléctrico y generación distribuida de pequeña potencia.[154]

Respecto a la normativa de la Unión Europea, en 2011 se publicó una comunicación sobre Smart Grids y en 2012 identificó una serie de medidas para realizar el despliegue de los contadores inteligentes, además de una guía para analizar el coste-beneficio de los proyectos de Smart Grids. No obstante, no ha sido hasta el 14 de noviembre de 2012 con la publicación de la Directiva 2012/27/UE[155] sobre eficiencia energética, cuando se ha establecido la obligación de que los Estados miembro implanten contadores inteligentes que permitan facilitar información en tiempo real, siempre que esté económicamente justificado (ver La nueva directiva de eficiencia energética, Directiva 2012/27/UE).

Situación actual del despliegue de contadores inteligentes en España. Según los objetivos que fija el Plan de sustitución de contadores[156] el objetivo para finales del año 2016 es haber sustituido el 70% de los contadores analógicos. Acorde al último informe publicado por la CNMC[157] , el número de contadores inteligentes integrados en la red superó los 21 millones a finales del año 2016, representando el 74,5% del total de los contadores con una potencia inferior a los 15 kW, cumpliéndose por tanto con el segundo de los hitos marcados.

Sin embargo, el grado de sustitución no ha sido equitativo en las diferentes provincias, siendo Ceuta y Melilla las zonas en las que menos contadores se han instalado, mientas que Salamanca y Castellón fueron a finales de 2016 las zonas en las que más contadores se instalaron.

[155] Ver Directiva 2012/27/UE. 

[156] Ver Plan de sustitución de contadores. 

[157] Ver informe de la CNMC sobre la efectiva integración de los contadores con telemedida y telegestión. 

Cómo funcionan las Smart Grids

A diferencia de las redes eléctricas tradicionales, las Smart Grids están integradas con Tecnologías de la Información y la Comunicación (TIC) que les permiten recopilar y analizar datos, optimizar los niveles de consumo eléctrico, y detectar en tiempo real cualquier problema que se presente dentro de las redes de distribución de energía.

El uso de estas tecnologías, además, permite que la relación entre los generadores y consumidores de energía eléctrica sea bidireccional, tanto por la transmisión de datos de consumo como por la posibilidad de que las personas generen y envíen energía de vuelta a la red.

Esto último ayuda a que los sistemas de generación de energía renovable como los paneles solares y las turbinas eólicas se integren a la red eléctrica, y que se puedan satisfacer los picos de demanda con mayor facilidad, reduciendo los vertidos eléctricos.

Para tener control sobre todos los procesos, las Smart Grids requieren del uso de tecnología digital como:

  • Medidores inteligentes.
  • Redes de comunicaciones.
  • Sistemas de gestión de energía.
  • Sistemas de almacenamiento de energía.

Gracias a todos estos componentes, que trabajan de forma coordinada para garantizar un suministro de energía eléctrica más eficiente, se puede equilibrar la oferta y la demanda de energía, controlar el consumo en tiempo real, evitar sobrecargas en las redes de distribución y tener tarifas más flexibles.

Beneficios de las Smart Grids

El uso de las redes inteligentes representa una oportunidad para que la industria energética cambie a un modelo de producción y consumo más eficiente, y reduzca el impacto sobre el medio ambiente.

La lista de beneficios es muy amplia, y se extiende desde las mejoras en la calidad de la energía que se suministra hasta la reducción de los gases de efecto invernadero que se producen por la generación de energía a partir de combustibles fósiles. Desde el punto que se analice, la adopción de estos sistemas de control y monitoreo representan una ventaja.

Beneficios energéticos de las Smart Grids

Las Smart Grids fueron diseñadas para que la energía eléctrica se consuma de una forma mucho más inteligente. Con ellas se puede controlar la pérdida de energía en el proceso de transmisión y distribución, gestionar los picos de demanda con mayor eficiencia, y disminuir la necesidad de generar energía adicional.

Asimismo, es importante destacar que los sistemas de monitoreo y control permiten que se mejore la calidad de la energía que se suministra a los consumidores, ya que problemas como la falta de voltaje o las interrupciones en la red de distribución, que se suelen presentar en las redes eléctricas tradicionales, se pueden resolver en menos tiempo.

Beneficios económicos de las Smart Grids

Otro beneficio de las Smart Grids tiene que ver con los costes de producción y distribución de la energía eléctrica. La implementación de estos sistemas disminuye los costes de la energía para las empresas, sobre todo, porque la detección de problemas en tiempo real reduce los costes asociados a reparaciones y mantenimiento; y porque la automatización de una gran parte de los procesos mejora la planificación energética.

Todo esto se traduce también en un ahorro para los consumidores, algo que puede impactar de forma indirecta en su presupuesto y en su calidad de vida.

Beneficios ambientales de las Smart Grids

La implementación de estas redes inteligentes no solo ayuda a controlar los picos de demanda y las fluctuaciones de la producción de energía eléctrica, sino que también permite que las personas reduzcan el impacto ambiental que pueden tener sus hábitos de consumo.

Como mencionamos antes, con las Smart Grids se reduce el consumo eléctrico, y se integran fuentes de energía renovable. Estos dos factores sirven para limitar las emisiones de los contaminantes que se generan en la producción de energía.

Beneficios sociales de las Smart Grids

A nivel social, se puede decir que las Smart Grids promueven la eficiencia energética y hábitos de consumo más conscientes. Los consumidores pasan de esta manera a tener un mayor control sobre la forma en la que consumen energía, y tienen la posibilidad de reducir su impacto ambiental.

A pesar de todos estos beneficios que mencionamos, es importante tener presente que las Smart Grids no solucionan todos los problemas de la redes de distribución de energía, y que su implementación requiere de inversiones significativas en tecnología digital.

Retos de cara al futuro del uso de las Smart Grids

Aunque las redes inteligentes son una de las innovaciones que han tenido mayor impacto en el sector energético durante los últimos años, su implementación representa un reto debido a factores como la ciberseguridad, la interoperabilidad de los sistemas, y la necesidad de modernizar la infraestructura de las redes de distribución tradicionales.

De igual manera, es importante hablar de la educación y concienciación de los consumidores, quienes tienen que comprender el papel que cumplen en el uso de las Smart Grids para cambiar sus hábitos de consumo.

En pocas palabras, para que este tipo de tecnología se pueda utilizar de forma generalizada es necesario que los proveedores de servicios, las empresas de energía, los reguladores y los usuarios trabajen juntos para lograr una transición eficiente.

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