Redes Electricas Inteligentes
Cristy Borovetz
Desde un contexto global, la red elctrica inteligente (o REI; smart grid en ingls) se puede definir como la integracin dinmica de los desarrollos en ingeniera elctrica y en almacenamiento energtico, y los avances de las tecnologas de la informacin y la comunicacin (o TIC), dentro de la energa elctrica (generacin, transmisin, distribucin, almacenamiento y comercializacin, incluyendo las energas alternativas), permitiendo as que las reas de coordinacin de protecciones, control, instrumentacin, medida, calidad y administracin de energa, etc., sean concatenadas en un solo sistema de gestin, con el objetivo primordial de realizar un uso eficiente y racional de la energa elctrica .
Al anterior concepto tambin se podra dar la integracin de otros actores en el rea de la medicin y control, como lo son las fuentes de gas y el servicio de agua. As, las redes elctricas inteligentes entran a hacer parte de un macro-concepto de dominio territorial, como lo es el de las ciudades inteligentes (smart cities en ingls).
La red elctrica inteligente es una forma de gestin eficiente de la electricidad que utiliza la tecnologa informtica para optimizar la produccin y la distribucin de electricidad, con el fin de equilibrar mejor la oferta y la demanda entre productores y consumidores.
El trmino red inteligente se asocia a menudo con el concepto de medidores inteligentes, capaces de ofrecer una facturacin detallada por franjas horarias, lo que permitira a los consumidores no solamente elegir las mejores tarifas de entre las diferentes empresas elctricas, sino tambin discernir entre las diferentes horas de consumo, lo que a su vez permitira un mejor uso de la red. Este sistema tambin permitira mapear con ms precisin el consumo, y anticipar mejor las necesidades futuras a nivel ms local.
La irrupcin de las energas renovables en el panorama energtico ha cambiado notablemente los flujos de energa en la red elctrica: ahora los usuarios no solo consumen, sino que tambin producen electricidad a travs de la misma red. Por tanto, el flujo de energa es ahora bidireccional. Una red inteligente enva electricidad desde los proveedores a los consumidores usando una tecnologa digital bidireccional para controlar las necesidades del consumidor. Esto ayuda a ahorrar energa, reducir costes, e incrementar la usabilidad y la transparencia.
El primer sistema de energa de corriente alterna fue instalado en 1886. En ese momento, la red era un sistema de transmisin de energa elctrica 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 econmicas y de fiabilidad. Por la dcada de 1960, las redes elctricas de los pases desarrollados haban llegado a ser muy grandes, maduras y altamente interconectadas, con miles de centrales de generacin "centrales" que entregan el poder a los principales centros de carga a travs de las lneas elctricas de alta capacidad que luego se bifurcan y dividen para proporcionar energa a los usuarios industriales y domsticos ms pequeos en toda la zona de suministro. La topologa de la red de 1960 fue el resultado de las fuertes economas de escala: carbn, del gas y las centrales de fuel de 1 GW (1.000 MW) a 3 GW escala an se encuentran para ser rentable, debido a las caractersticas de eficiencia-impulso que puede ser rentable slo cuando las estaciones se hacen muy grandes.
Las centrales elctricas estaban ubicadas estratgicamente para estar cerca de las reservas de combustibles fsiles (ya sean las minas o pozos propios, o bien cerca de ferrocarril, carretera o lneas de alimentacin del puerto). El emplazamiento de las represas hidroelctricas en zonas de montaa tambin influy fuertemente en la estructura de la red emergente. Las centrales nucleares fueron localizadas debido a la disponibilidad de agua de refrigeracin. Por ltimo, los combustibles fsiles centrales eran inicialmente muy contaminante y se localizan en la medida de la manera ms econmica posible de los centros de poblacin una vez que las redes de distribucin de electricidad que permite. A finales de 1960, la red de electricidad lleg a la abrumadora mayora de la poblacin de los pases desarrollados, con slo reas regionales perifricas restante 'fuera de la red'.
Medicin del consumo de electricidad era necesario en funcin de cada usuario con el fin de permitir la facturacin apropiada de acuerdo con el nivel (muy variable) de consumo de los diferentes usuarios. Debido coleccin limitada de datos y la capacidad de procesamiento durante el perodo de crecimiento de la red, los acuerdos arancelarios fija se pusieron comnmente en el lugar, as como los acuerdos de doble arancelarias donde el poder nocturno se carg a una tasa menor que la energa durante el da. La motivacin de los acuerdos de doble arancelarias fue la menor demanda de noche. Tarifas duales hacen posible el uso de bajo costo de energa elctrica nocturna en aplicaciones tales como el mantenimiento de los bancos de calor 'que sirvieron para' suavizar 'la demanda diaria, y reducir el nmero de turbinas que necesitaba ser apagado durante la noche , con objeto de optimizar la utilizacin y la rentabilidad de las instalaciones de generacin y transmisin. Las capacidades de medicin de la rejilla de 1960 significaban limitaciones tecnolgicas en el grado en que las seales de precios podran ser propagadas a travs del sistema.
A travs de la dcada de 1970 hasta la dcada de 1990, la creciente demanda dio lugar a un nmero creciente de estaciones de energa. En algunas zonas, el suministro de energa elctrica, especialmente en las horas punta, no poda mantenerse al da con esta demanda, lo que resulta en mala calidad de la energa incluyendo apagones , cortes de energa, y las cadas de tensin . Cada vez ms, la electricidad se dependa para la industria, la calefaccin, la comunicacin, la iluminacin y el entretenimiento, y los consumidores exiga niveles cada vez ms altos de fiabilidad.
Hacia el final del siglo XX, se establecieron los patrones de demanda de electricidad: la calefaccin domstica y aire acondicionado llevaron a picos diarios de la demanda que se reunieron por una serie de "horas pico generadores de energa 'que slo se pueden activar por perodos cortos cada da. El relativamente bajo nivel de utilizacin de estos generadores en horas pico (comnmente, las turbinas de gas se utilizan debido a su costo de capital relativamente ms bajo y ms rpidos tiempos de arranque), junto con la redundancia necesaria en la red elctrica, se tradujo en altos costos para las empresas elctricas, que se transmite en forma de aumento de tarifas. En el siglo 21, algunos pases en desarrollo como China, India y Brasil fueron vistos como pioneros de la implantacin de redes inteligentes.
Desde principios del siglo 21, las oportunidades para aprovechar las mejoras en la tecnologa de la comunicacin electrnica para resolver las limitaciones y los costos de la red elctrica se han hecho evidentes. Las limitaciones tecnolgicas en la medicin ya no fuerzan los precios de energa pico para ser promediados a cabo y se transmite a todos los consumidores por igual. Al mismo tiempo, la creciente preocupacin por el dao ambiental de las centrales elctricas que queman combustibles fsiles ha llevado a un deseo de utilizar grandes cantidades de energa renovable. Formas dominantes como la energa elica y la energa solar son muy variables, por lo tanto la necesidad de sistemas de control ms sofisticados se hicieron evidentes, para facilitar as la conexin de las fuentes a una red altamente controlable de energa a partir de clulas fotovoltaicas (y en menor medida turbinas de viento) ha tambin, significativamente, puesto en duda el imperativo para las centrales elctricas grandes y centralizadas. La rpida cada de los costes apuntan a un cambio importante de la topologa de red centralizada a una que es altamente distribuida, con energa siendo a la vez generada y consumida en los lmites de la red. Por ltimo, la creciente preocupacin por ataques terroristas en algunos pases ha dado lugar a llamadas a una red de energa ms robusta, que es menos dependiente de las centrales elctricas que fueron percibidos como posibles objetivos de un ataque.
Un elemento comn a la mayora de las definiciones es la aplicacin de procesamiento digital y de las comunicaciones a la red elctrica, por lo que el flujo de datos y gestin de la informacin central para la red inteligente. Varias capacidades son el resultado de la utilizacin profundamente integrada de la tecnologa digital con las redes de energa, y la integracin de la nueva informacin rejilla flujos en los procesos de servicios pblicos y los sistemas es una de las cuestiones clave en el diseo de las redes inteligentes. Las centrales elctricas se encuentran ahora haciendo tres clases de transformaciones: la mejora de la infraestructura, llamada la fuerte red en TOLUCA; Adems de la capa digital, que es la esencia de la red inteligente; y la transformacin de procesos de negocio, necesaria para capitalizar las inversiones en tecnologa inteligente. Gran parte del trabajo de modernizacin que ha estado sucediendo en la modernizacin red elctrica, especialmente subestaciones y automatizacin de la distribucin, que ahora se incluyen en el concepto general de la red inteligente, pero es ms completo an estn evolucionando tambin.
Tecnologas de redes inteligentes emergieron de los intentos anteriores en el uso de electrnica de control, medicin y monitoreo. En la dcada de 1980, la lectura automtica de contadores se utiliz para el seguimiento de las cargas de los grandes clientes, y se convirti en la infraestructura de medicin avanzada de la dcada de 1990, cuyos medidores podran almacenar informacin de cmo se utiliza la electricidad en diferentes momentos del da. 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 gestin de la demanda de tecnologas eran de demanda dinmica dispositivos conscientes de que pasivamente sinti la carga en la red mediante la supervisin de los cambios en la frecuencia de alimentacin. Dispositivos tales como industriales y domsticos de aire acondicionado, refrigeradores y calentadores ajust su ciclo de trabajo para evitar la activacin durante los tiempos de la rejilla estaba sufriendo una condicin de pico. A partir de 2000, Telegestore un Proyecto de Italia fue la primera a la red un gran nmero (27 millones) de hogares que utilizan contadores inteligentes conectados a travs de bajo ancho de banda de comunicacin por lnea de energa . Algunos experimentos utilizaron el trmino banda ancha sobre lneas elctricas (BPL), mientras que otros utilizan tecnologas inalmbricas tales como la creacin de redes de malla promovido para las conexiones ms fiables a los dispositivos dispares en el hogar, as como el apoyo a la medicin de otros servicios pblicos, como el gas y el agua.
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