Redes inteligentes de distribución de energía eléctrica

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Desde la introducción de los sistemas de suministro masivo de electricidad a consumidores finales, las tecnologías utilizadas y los esquemas constructivos y organizativos de los sistemas permanecieron inalterados durante aproximadamente un siglo, desde el último cuarto del siglo XIX hasta finales del XX. Estos sistemas estuvieron basados en la generación de electricidad mediante grandes generadores impulsados por máquinas térmicas o hidráulicas, transporte de energía a grandes distancias desde los centros de producción hasta los centros de consumo con extensos sistemas de transmisión de electricidad en alta tensión y distribución de la electricidad a los consumidores finales por intermedio redes de distribución en media y baja tensión.

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INFORME COMPLETO: REDES INTELIGENTES DE DISTRIBUCIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA 

Usualmente la estructura empresarial del sector estaba basada en esquemas verticalmente integrados con empresas que abarcaban todas las etapas, desde la generación y la transmisión de grandes volúmenes de energía eléctrica hasta la distribución a consumidores finales. Se trataba de un servicio monopólico regulado por el Estado.

Hacia fines del siglo XX, la exitosa desregulación de otros sectores de la economía, tales como el aeronáutico y el de telecomunicaciones, condujo a la introducción de reformas en la estructura organizativa de los sistemas eléctricos, separando las actividades de generación, transmisión y distribución, adoptando para algunos sectores del suministro de electricidad estructuras de mercados competitivos y manteniendo los sectores vinculados a redes, como transmisión, distribución y servicios monopólicos regulados.
También desde finales del siglo XX se observa una introducción creciente de generación de electricidad a partir de energías primarias renovables no convencionales, particularmente eólica y fotovoltaica, que en algunos países ya ha alcanzado características masivas. Además, los rápidos y grandes progresos en las tecnologías de información, de medición, de comunicación, de electrónica de potencia y de almacenamiento de electricidad están produciendo cambios que seguramente harán que en el futuro cercano los sistemas de distribución de energía eléctrica sean muy distintos de los que hemos conocido hasta ahora.

Básicamente, se puede pensar que las futuras redes de distribución de electricidad estarán caracterizadas por lo siguiente:
>Generación distribuida basada en energías primarias renovables alimentando las redes de distribución.
>Dispositivos de medición inteligentes generando gran cantidad de datos que, adecuadamente procesados, se pueden convertir en información de gran valor, tanto para las empresas distribuidoras como para los consumidores finales.
>Sistemas de comunicación que permitirán a distribuidoras y usuarios contar con la información necesaria para optimizar la operación maximizando el beneficio social.
>Sistemas de almacenamiento de energía eléctrica distribuidos.
>Vehículos eléctricos que, además de ser consumidores de electricidad, pueden ser empleados como almacenadores cuando no son utilizados para la movilidad.
>Usuarios que disponen de información y facilidades tecnológicas que les permiten optimizar sus consumos y eventual provisión de energía a la red cuando cuentan con generación propia.
>Microrredes eléctricas activas que, en casos de fallas, pueden funcionar de manera autónoma, incrementando la confiabilidad.

Con estas nuevas condiciones, será posible optimizar la planificación y operación de redes de distribución de electricidad que, en virtud de estar dotadas de dispositivos capaces de tomar decisiones inteligentes, son llamadas redes inteligentes de distribución (RID). De esta manera, se podrán reducir los costos de la electricidad, incrementar la seguridad de operación y la confiabilidad del suministro y disminuir el impacto climático de la generación de electricidad.
Para estudiar el comportamiento de redes inteligentes el IEE se propone instalar un Laboratorio Analizador-Simulador de Redes Inteligentes (LASRI) integrado por los siguientes componentes principales:

1.Red Inteligente Caucete (RID): sobre la base de un acuerdo entre el IEE y la Distribuidora de Electricidad de Caucete, DECSA, se encuentra en proceso de desarrollo la “red inteligente piloto” de la Ciudad de Caucete, San Juan. Se instalará en ella un sistema de telemedición inteligente (AMI) junto con generación fotovoltaica distribuida, enviando todos sus datos al “centro de control” del LASRI que estará en las instalaciones físicas del IEE, a 30 km de Caucete.

2.Microrred Eléctrica (ME): en las instalaciones del IEE, como parte del actual laboratorio de Sistemas Eléctricos de Potencia y Energías Alternativas (SEPEA), se implementará una microrred eléctrica (ME). Esta ME se conectará en baja tensión con el distribuidor en media tensión principal del laboratorio SEPEA y contará con micro generación fotovoltaica y eólica como fuentes de generación distribuida, y baterías de química de litio como sistema de almacenamiento. La microrred permitirá ensayar y validar diferentes estrategias de gestión de energía, integrando unidades de generación distribuida, cargas controlables y almacenamiento de energía, de manera que pueda demostrarse la viabilidad técnica y económica de este tipo de soluciones en entornos reales. Por su parte, la gestión inteligente de sistemas de recursos energéticos distribuidos permitirá la optimización de la generación de energía renovable, reducir el consumo de energía de pico y las pérdidas energéticas por distribución, entre otros aportes.

3.Centro de Control y Desarrollo: el propio centro de control del LASRI constará de una red WAN (Wide Area Network) para recibir toda la información (datos) de los dispositivos instalados tanto en la RID Caucete como en la ME, un sistema computacional para la gestión de los datos recibidos y su almacenamiento en un Servidor de Base de Datos (BD) con el fin de alimentar y elaborar Modelos de Datos de la RID y ME. Estos modelos servirán de soporte para elaborar y mantener activo un Mímico (diagrama unifilar) de la RID y ME, con el que se puede interactuar a través del módulo “Interfaz de Usuario” para el desarrollo de aplicaciones específicas, contando a su vez con un cluster para cálculos intensivos (Servidor de Aplicaciones), disponible actualmente en el IEE. Respecto del software, se requerirá contar con un gestor de BD y un paquete de cálculos básicos de RID como el CYMDIST, con algunas librerías extras para cálculos avanzados, además de otras plataformas (ambientes de programación) para desarrollos propios como Matlab y .Net, y otros paquetes de software libres como OpenDSS, Pyhton, QGIS, Java y Jade.

Conclusiones

Considerando el estado actual de los sistemas de distribución de electricidad; los avances registrados en el desarrollo de sistemas de generación de electricidad basados en energía eólica y fotovoltaica, que han permitido elevados niveles de penetración como generación distribuida en algunos de los países más avanzados, logrando ser fuentes competitivas frente a las formas convencionales de generación; los progresos de las tecnologías de almacenamiento y de los dispositivos de electrónica de potencia y sistemas de control; y el enorme avance de las tecnologías de información y comunicaciones, se advierte que están dadas las condiciones para que, en el futuro cercano, tenga lugar una profunda transformación de los sistemas de suministro de electricidad, especialmente en lo que respecta a la generación y a la distribución de energía eléctrica. Se espera que el sector de generación tienda hacia la descentralización (generación distribuida) y a la migración hacia fuentes primarias de energía renovables no convencionales (especialmente fotovoltaica y eólica), complementadas con dispositivos de almacenamiento. En relación con los sistemas de distribución, la incorporación de dispositivos de medición inteligentes y aplicaciones para el procesamiento y puesta a disposición de empresas distribuidoras y usuarios finales de información en tiempo real hará posible una operación más eficiente y más confiable, con la demanda asumiendo un rol activo. La mayor eficiencia en la operación y el incremento de la generación de electricidad a partir de energías renovables distribuidas tendrá un impacto positivo sobre el cuidado del medio ambiente.©

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