Red inteligente

Una red inteligente es una red eléctrica que incluye una variedad de medidas de operación y energía que incluyen:

Características de un sistema tradicional (izquierda) frente a la red inteligente (derecha)
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Video sobre redes inteligentes
  • Recursos energéticamente eficientes
  • Banda ancha de fibra de grado de utilidad suficiente para conectar y monitorear lo anterior, con tecnología inalámbrica como respaldo. Capacidad de repuesto suficiente si es "oscura" para garantizar la conmutación por error, a menudo alquilada para obtener ingresos. [2] [3]

El acondicionamiento electrónico de energía y el control de la producción y distribución de electricidad son aspectos importantes de la red inteligente. [4] [5]

La política de redes inteligentes está organizada en Europa como Plataforma Tecnológica Europea de Redes Inteligentes. [6] La política en los Estados Unidos se describe en 42 USC cap. 152, subch. IX § 17381.

El despliegue de la tecnología de redes inteligentes también implica una reingeniería fundamental de la industria de servicios eléctricos, aunque el uso típico del término se centra en la infraestructura técnica. [7]

Desarrollo histórico de la red eléctrica

El primer sistema de red eléctrica de corriente alterna se instaló en 1886 en Great Barrington, Massachusetts . [8] En ese momento, la red era un sistema unidireccional centralizado de transmisión de energía eléctrica , distribución de electricidad y control impulsado por la demanda.

En el siglo XX, las redes locales crecieron con el tiempo y finalmente se interconectaron por razones económicas y de confiabilidad. En la década de 1960, las redes eléctricas de los países desarrollados se habían vuelto muy grandes, maduras y altamente interconectadas, con miles de centrales eléctricas de generación `` central '' que suministraban energía a los principales centros de carga a través de líneas eléctricas de alta capacidad que luego se ramificaban y dividían para proporcionar energía a usuarios industriales y domésticos más pequeños en toda el área de suministro. La topología de la red de la década de 1960 fue el resultado de fuertes economías de escala: las grandes centrales eléctricas de carbón, gas y petróleo en la escala de 1 GW (1000 MW) a 3 GW todavía se consideran rentables, debido a a características que mejoran la eficiencia que pueden ser rentables solo cuando las estaciones se vuelven muy grandes.

Las centrales eléctricas se ubicaron estratégicamente para estar cerca de las reservas de combustibles fósiles (ya sea las minas o los pozos, o bien cerca de las líneas de suministro de ferrocarril, carretera o puerto). La ubicación de las presas hidroeléctricas en las zonas montañosas también influyó fuertemente en la estructura de la red emergente. Se instalaron plantas de energía nuclear para disponer de agua de refrigeración. Finalmente, las centrales eléctricas alimentadas con combustibles fósiles eran inicialmente muy contaminantes y estaban ubicadas lo más lejos económicamente posible de los centros de población una vez que las redes de distribución de electricidad lo permitían. A fines de la década de 1960, la red eléctrica llegaba a la inmensa mayoría de la población de los países desarrollados, y solo las áreas regionales periféricas permanecían "fuera de la red".

Era necesario medir el consumo de electricidad por usuario para permitir una facturación adecuada de acuerdo con el nivel (muy variable) de consumo de los diferentes usuarios. Debido a la capacidad limitada de recopilación y procesamiento de datos durante el período de crecimiento de la red, comúnmente se establecieron acuerdos de tarifa fija, así como acuerdos de tarifa dual en los que la energía nocturna se cobraba a una tarifa más baja que la energía diurna. La motivación de los acuerdos de doble tarifa fue la menor demanda nocturna. Las tarifas duales hicieron posible el uso de energía eléctrica nocturna de bajo costo en aplicaciones como el mantenimiento de 'bancos de calor' que sirvieron para 'suavizar' la demanda diaria y reducir la cantidad de turbinas que debían apagarse durante la noche , mejorando así la utilización y rentabilidad de las instalaciones de generación y transmisión. Las capacidades de medición de la red de la década de 1960 significaron limitaciones tecnológicas sobre el grado en que las señales de precios podían propagarse a través del sistema.

Desde la década de 1970 hasta la de 1990, la creciente demanda llevó a un número cada vez mayor de centrales eléctricas. En algunas áreas, el suministro de electricidad, especialmente en las horas pico, no pudo satisfacer esta demanda, lo que resultó en una mala calidad de la energía, incluidos apagones , cortes de energía y caídas de tensión . Cada vez más, se dependía de la electricidad para la industria, la calefacción, las comunicaciones, la iluminación y el entretenimiento, y los consumidores exigían niveles cada vez más altos de fiabilidad.

Hacia fines del siglo XX, se establecieron patrones de demanda de electricidad: la calefacción y el aire acondicionado domésticos produjeron picos diarios en la demanda que fueron satisfechos por una serie de `` generadores de energía en picos '' que solo se encenderían durante períodos cortos cada día. La utilización relativamente baja de estos generadores de pico (comúnmente, se utilizaron turbinas de gas debido a su costo de capital relativamente más bajo y tiempos de puesta en marcha más rápidos), junto con la redundancia necesaria en la red eléctrica, resultó en altos costos para las compañías eléctricas, que se transmitieron en forma de aumento de tarifas.

En el siglo XXI, algunos países en desarrollo como China, India y Brasil fueron vistos como pioneros en el despliegue de redes inteligentes. [9]

Oportunidades de modernización

Desde principios del siglo XXI, se han hecho evidentes las oportunidades para aprovechar las mejoras en la tecnología de comunicaciones electrónicas para resolver las limitaciones y los costos de la red eléctrica. Las limitaciones tecnológicas en la medición ya no obligan a promediar los precios máximos de la energía y transferirlos a todos los consumidores por igual. Paralelamente, la creciente preocupación por el daño ambiental de las centrales eléctricas de combustión fósil ha llevado al deseo de utilizar grandes cantidades de energía renovable . Las formas dominantes, como la energía eólica y la energía solar, son muy variables, por lo que se hizo evidente la necesidad de sistemas de control más sofisticados para facilitar la conexión de fuentes a la red, que de otro modo sería altamente controlable. [10] La energía de las células fotovoltaicas (y, en menor medida, de las turbinas eólicas ) también ha puesto en duda de manera significativa el imperativo de grandes centrales eléctricas centralizadas. La rápida caída de los costos apunta a un cambio importante de la topología de la red centralizada a una que está altamente distribuida, y la energía se genera y se consume justo en los límites de la red. Finalmente, la creciente preocupación por los ataques terroristas en algunos países ha llevado a pedidos de una red de energía más robusta que sea menos dependiente de las centrales eléctricas centralizadas que se percibían como posibles objetivos de ataque. [11]

Definición de "red inteligente"

La primera definición oficial de Smart Grid fue proporcionada por la Ley de Seguridad e Independencia Energética de 2007 (EISA-2007) , que fue aprobada por el Congreso de los Estados Unidos en enero de 2007 y firmada como ley por el presidente George W. Bush en diciembre de 2007. Título XIII de este proyecto de ley proporciona una descripción, con diez características, que puede considerarse una definición de Smart Grid, de la siguiente manera:

"Es política de los Estados Unidos apoyar la modernización del sistema de transmisión y distribución de electricidad de la nación para mantener una infraestructura eléctrica confiable y segura que pueda satisfacer el crecimiento futuro de la demanda y lograr cada uno de los siguientes, que en conjunto caracterizan a una red inteligente: (1) Mayor uso de información digital y tecnología de controles para mejorar la confiabilidad, seguridad y eficiencia de la red eléctrica. (2) Optimización dinámica de las operaciones y recursos de la red, con total seguridad cibernética. (3) Implementación e integración de recursos distribuidos y generación, incluidos los recursos renovables. (4) Desarrollo e incorporación de respuesta a la demanda, recursos del lado de la demanda y recursos de eficiencia energética. (5) Despliegue de tecnologías 'inteligentes' (tecnologías interactivas, automatizadas y en tiempo real que optimizan la operación de electrodomésticos y dispositivos de consumo) para medición, comunicaciones relacionadas con las operaciones y el estado de la red, y automatización de la distribución. (6) Integración de aparatos "inteligentes" y dispositivos de consumo. (7) Implementación e integración de tecnologías avanzadas de almacenamiento de electricidad y reducción de picos, incluidos vehículos eléctricos e híbridos enchufables y aire acondicionado de almacenamiento térmico. (8) Suministro a los consumidores de información oportuna y opciones de control. (9) Desarrollo de estándares de comunicación e interoperabilidad de aparatos y equipos conectados a la red eléctrica, incluida la infraestructura que da servicio a la red. (10) Identificación y reducción de barreras irrazonables o innecesarias para la adopción de tecnologías, prácticas y servicios de redes inteligentes ".

El Grupo de Trabajo de la Comisión de la Unión Europea para Redes Inteligentes también proporciona una definición de red inteligente [12] como:

"Una Smart Grid es una red eléctrica que puede integrar de manera rentable el comportamiento y las acciones de todos los usuarios conectados a ella - generadores, consumidores y aquellos que hacen ambas cosas - con el fin de garantizar un sistema de energía sostenible, económicamente eficiente, con bajas pérdidas y altos niveles de calidad y seguridad del suministro y la seguridad. Una red inteligente emplea productos y servicios innovadores junto con tecnologías inteligentes de monitorización, control, comunicación y autorreparación para:

  1. Facilitar mejor la conexión y operación de generadores de todos los tamaños y tecnologías.
  2. Permitir que los consumidores participen en la optimización del funcionamiento del sistema.
  3. Brindar a los consumidores mayor información y opciones sobre cómo usan su suministro.
  4. Reducir significativamente el impacto ambiental de todo el sistema de suministro eléctrico.
  5. Mantener o incluso mejorar los altos niveles existentes de confiabilidad, calidad y seguridad del suministro del sistema.
  6. Mantener y mejorar los servicios existentes de manera eficiente ".

Un elemento común a la mayoría de las definiciones es la aplicación del procesamiento digital y las comunicaciones a la red eléctrica, lo que hace que el flujo de datos y la gestión de la información sean centrales para la red inteligente. Varias capacidades resultan del uso profundamente integrado de la tecnología digital con las redes eléctricas. La integración de la información de la nueva red es uno de los temas clave en el diseño de redes inteligentes. Las empresas eléctricas se encuentran ahora realizando tres clases de transformaciones: mejora de la infraestructura, denominada red sólida en China; adición de la capa digital, que es la esencia de la red inteligente ; y transformación de procesos de negocio, necesarios para capitalizar las inversiones en tecnología inteligente. Gran parte del trabajo que se ha realizado en la modernización de la red eléctrica, especialmente la automatización de subestaciones y distribución, ahora se incluye en el concepto general de la red inteligente.

Innovaciones tecnológicas tempranas

Las tecnologías de redes inteligentes surgieron de intentos anteriores de usar control electrónico, medición y monitoreo. En la década de 1980, la lectura automática de medidores se utilizó para monitorear las cargas de los grandes clientes y evolucionó hasta convertirse en la Infraestructura de medición avanzada de la década de 1990, cuyos medidores podían almacenar cómo se usaba la electricidad en diferentes momentos del día. [13] Los medidores inteligentes agregan comunicaciones continuas para que el monitoreo se pueda realizar en tiempo real y se pueda usar como una puerta de enlace para exigir dispositivos de respuesta y "enchufes inteligentes" en el hogar. Las primeras formas de estas tecnologías de gestión del lado de la demanda eran dispositivos dinámicos conscientes de la demanda que detectaban pasivamente la carga en la red al monitorear los cambios en la frecuencia del suministro de energía. Dispositivos como acondicionadores de aire industriales y domésticos, refrigeradores y calentadores ajustaron su ciclo de trabajo para evitar la activación durante los momentos en que la red estaba sufriendo un pico. A partir de 2000, el proyecto Telegestore de Italia fue el primero en conectar en red un gran número (27 millones) de hogares utilizando medidores inteligentes conectados a través de una línea de comunicación de baja banda ancha . [14] Algunos experimentos utilizaron el término banda ancha sobre líneas eléctricas (BPL), mientras que otros utilizaron tecnologías inalámbricas como redes de malla promovidas para conexiones más confiables a dispositivos dispares en el hogar, así como para soportar la medición de otros servicios públicos como gas y agua. [10]

El monitoreo y la sincronización de redes de área extensa se revolucionaron a principios de la década de 1990 cuando la Administración de Energía de Bonneville amplió su investigación de redes inteligentes con sensores prototipo que son capaces de analizar muy rápidamente las anomalías en la calidad de la electricidad en áreas geográficas muy grandes. La culminación de este trabajo fue el primer sistema operativo de medición de área amplia (WAMS) en 2000. [15] Otros países están integrando rápidamente esta tecnología: China comenzó a tener un WAMS nacional integral cuando se completó el último plan económico quinquenal en 2012. [ dieciséis]

Las primeras implementaciones de redes inteligentes incluyen el sistema italiano Telegestore (2005), la red en malla de Austin, Texas (desde 2003) y la red inteligente en Boulder, Colorado (2008). Consulte Implementaciones e intentos de implementación a continuación.

La red inteligente representa el conjunto completo de respuestas actuales y propuestas a los desafíos del suministro de electricidad. Debido a la diversidad de factores, existen numerosas taxonomías en competencia y no hay acuerdo sobre una definición universal. No obstante, aquí se ofrece una posible clasificación.

Fiabilidad

La red inteligente hace uso de tecnologías como la estimación de estado, [17] que mejoran la detección de fallas y permiten la autocuración de la red sin la intervención de técnicos. Esto garantizará un suministro de electricidad más confiable y una menor vulnerabilidad a desastres naturales o ataques.

Aunque se promocionan múltiples rutas como una característica de la red inteligente, la antigua red también presentaba múltiples rutas. Las líneas eléctricas iniciales en la red se construyeron utilizando un modelo radial, luego se garantizó la conectividad a través de múltiples rutas, lo que se conoce como estructura de red. Sin embargo, esto creó un nuevo problema: si el flujo de corriente o los efectos relacionados a través de la red exceden los límites de cualquier elemento de red en particular, podría fallar y la corriente se desviaría a otros elementos de la red, que eventualmente también pueden fallar, causando una falla. efecto dominó . Ver corte de energía . Una técnica para evitar esto es el corte de carga mediante apagón o reducción de voltaje (apagón). [18] [19]

Flexibilidad en la topología de la red

La infraestructura de transmisión y distribución de próxima generación podrá manejar mejor los posibles flujos de energía bidireccionales , lo que permitirá la generación distribuida , como la de paneles fotovoltaicos en los techos de los edificios, pero también la carga hacia / desde las baterías de automóviles eléctricos, turbinas eólicas, energía hidroeléctrica bombeada, el uso de pilas de combustible y otras fuentes.

Las redes clásicas fueron diseñadas para un flujo de electricidad unidireccional, pero si una subred local genera más energía de la que consume, el flujo inverso puede generar problemas de seguridad y confiabilidad. [20] Una red inteligente tiene como objetivo gestionar estas situaciones. [10]

Eficiencia

Se anticipan numerosas contribuciones a la mejora general de la eficiencia de la infraestructura energética a partir del despliegue de la tecnología de redes inteligentes, en particular, incluida la gestión del lado de la demanda , por ejemplo, apagando los acondicionadores de aire durante picos a corto plazo en el precio de la electricidad, reduciendo el voltaje cuando sea posible en líneas de distribución Archivado el 27 de junio de 2013 en la Wayback Machine a través de la optimización de voltaje / VAR (VVO), eliminando los registros de camiones para la lectura de medidores y reduciendo los registros de camiones al mejorar la gestión de interrupciones utilizando datos de los sistemas de infraestructura de medición avanzada. El efecto general es una menor redundancia en las líneas de transmisión y distribución, y una mayor utilización de los generadores, lo que lleva a menores precios de la energía [ cita requerida ] .

Ajuste de carga / Equilibrio de carga

La carga total conectada a la red eléctrica puede variar significativamente con el tiempo. Aunque la carga total es la suma de muchas elecciones individuales de los clientes, la carga total no es necesariamente estable o de variación lenta. Por ejemplo, si comienza un programa de televisión popular, millones de televisores comenzarán a consumir corriente al instante. Tradicionalmente, para responder a un rápido aumento en el consumo de energía, más rápido que el tiempo de arranque de un generador grande, algunos generadores de repuesto se colocan en un modo de espera disipativo. [ cita requerida ] Una red inteligente puede advertir a todos los televisores individuales, u otro cliente más grande, que reduzcan la carga temporalmente [21] (para dar tiempo a poner en marcha un generador más grande) o continuamente (en el caso de recursos limitados). Usando algoritmos de predicción matemática es posible predecir cuántos generadores de reserva deben usarse para alcanzar una cierta tasa de falla. En la red tradicional, la tasa de fallas solo se puede reducir a costa de más generadores de reserva. En una red inteligente, la reducción de la carga incluso en una pequeña parte de los clientes puede eliminar el problema.

Si bien las estrategias de equilibrio de carga tradicionalmente se han diseñado para cambiar los patrones de consumo de los consumidores y hacer que la demanda sea más uniforme, los desarrollos en el almacenamiento de energía y la generación de energía renovable individual han brindado oportunidades para diseñar redes eléctricas equilibradas sin afectar el comportamiento de los consumidores. Por lo general, el almacenamiento de energía durante las horas pico facilita la oferta de alta demanda durante las horas pico. Los marcos de teoría de juegos dinámicos han demostrado ser particularmente eficientes en la programación del almacenamiento al optimizar el costo de la energía utilizando su equilibrio de Nash . [22] [23]

Precios de reducción / nivelación de picos y tiempo de uso

Evitación de la carga máxima mediante la carga inteligente de vehículos eléctricos

Para reducir la demanda durante los períodos de uso pico de alto costo, las tecnologías de comunicaciones y medición informan a los dispositivos inteligentes en el hogar y la empresa cuando la demanda de energía es alta y rastrean cuánta electricidad se usa y cuándo se usa. También brinda a las empresas de servicios públicos la capacidad de reducir el consumo comunicándose directamente con los dispositivos para evitar sobrecargas del sistema. Por ejemplo, una empresa de servicios públicos que reduzca el uso de un grupo de estaciones de carga de vehículos eléctricos o cambie los puntos de ajuste de temperatura de los acondicionadores de aire en una ciudad. [21] Para motivarlos a reducir el uso y realizar lo que se denomina reducción máxima o nivelación máxima , los precios de la electricidad aumentan durante los períodos de alta demanda y disminuyen durante los períodos de baja demanda. [10] Se cree que los consumidores y las empresas tenderán a consumir menos durante los períodos de alta demanda si es posible que los consumidores y los dispositivos de los consumidores sean conscientes de la elevada prima de precio por utilizar la electricidad en los períodos pico. Esto podría significar hacer concesiones, como encender y apagar los acondicionadores de aire o encender el lavavajillas a las 9 pm en lugar de a las 5 pm. Cuando las empresas y los consumidores ven un beneficio económico directo del uso de energía en horas de menor actividad, la teoría es que incluirán el costo de operación de la energía en sus dispositivos de consumo y en las decisiones de construcción de edificios y, por lo tanto, serán más eficientes energéticamente.

Sustentabilidad

La flexibilidad mejorada de la red inteligente permite una mayor penetración de fuentes de energía renovable altamente variables como la energía solar y la energía eólica , incluso sin la adición de almacenamiento de energía . La infraestructura de red actual no está construida para permitir muchos puntos de alimentación distribuidos y, por lo general, incluso si se permite alguna alimentación a nivel local (distribución), la infraestructura de nivel de transmisión no puede acomodarla. Las fluctuaciones rápidas en la generación distribuida, como las debidas al clima nublado o racheado, presentan desafíos importantes para los ingenieros de energía que necesitan garantizar niveles de energía estables mediante la variación de la salida de los generadores más controlables, como las turbinas de gas y los generadores hidroeléctricos. La tecnología de red inteligente es una condición necesaria para grandes cantidades de electricidad renovable en la red por este motivo. También hay soporte para vehículo a red . [24]

Habilitar el mercado

La red inteligente permite una comunicación sistemática entre los proveedores (su precio de la energía) y los consumidores (su disposición a pagar), y permite que tanto los proveedores como los consumidores sean más flexibles y sofisticados en sus estrategias operativas. Solo las cargas críticas deberán pagar los precios máximos de la energía, y los consumidores podrán ser más estratégicos cuando usen energía. Los generadores con mayor flexibilidad podrán vender energía estratégicamente para obtener el máximo beneficio, mientras que los generadores inflexibles, como las turbinas de vapor de carga base y las turbinas eólicas, recibirán una tarifa variable según el nivel de demanda y el estado de los otros generadores que operan actualmente. El efecto general es una señal que premia la eficiencia energética y el consumo de energía que es sensible a las limitaciones del suministro que varían en el tiempo. A nivel doméstico, los electrodomésticos con cierto grado de almacenamiento de energía o masa térmica (como refrigeradores, bancos de calor y bombas de calor) estarán bien posicionados para 'jugar' el mercado y buscar minimizar el costo de la energía adaptando la demanda a los más bajos. períodos de soporte de energía de costo. Esta es una extensión del precio de la energía de tarifa dual mencionado anteriormente.

Soporte de respuesta a la demanda

El soporte de respuesta a la demanda permite que los generadores y las cargas interactúen de forma automatizada en tiempo real, coordinando la demanda para aplanar los picos. La eliminación de la fracción de demanda que se produce en estos picos elimina el costo de agregar generadores de reserva, reduce el desgaste y prolonga la vida útil de los equipos, y permite a los usuarios reducir sus facturas de energía al decirles a los dispositivos de baja prioridad que usen energía solo cuando sea más barata. . [25]

Actualmente, los sistemas de redes eléctricas tienen diversos grados de comunicación dentro de los sistemas de control para sus activos de alto valor, como en plantas generadoras, líneas de transmisión, subestaciones y los principales usuarios de energía. En general, la información fluye en un solo sentido, desde los usuarios y las cargas que controlan hasta los servicios públicos. Las empresas de servicios públicos intentan satisfacer la demanda y tienen éxito o fracasan en diversos grados (apagones, apagones continuos, apagones incontrolados). La cantidad total de demanda de energía por parte de los usuarios puede tener una distribución de probabilidad muy amplia que requiere plantas generadoras de repuesto en modo de espera para responder al uso de energía que cambia rápidamente. Este flujo de información unidireccional es caro; el último 10% de la capacidad de generación puede requerirse tan solo el 1% del tiempo, y las caídas de tensión y las interrupciones pueden resultar costosas para los consumidores.

La respuesta a la demanda puede ser proporcionada por cargas comerciales, residenciales e industriales. [26] Por ejemplo, la Operación Warrick de Alcoa está participando en MISO como un Recurso de Respuesta a la Demanda calificado, [27] y Trimet Aluminium usa su fundición como una megabatería a corto plazo. [28]

La latencia del flujo de datos es una preocupación importante, ya que algunas arquitecturas de medidores inteligentes tempranos permitían en realidad un retraso de hasta 24 horas en la recepción de los datos, lo que evita cualquier posible reacción por parte de los dispositivos proveedores o demandantes. [29]

Plataforma de servicios avanzados

Al igual que con otras industrias, el uso de sólidas comunicaciones bidireccionales, sensores avanzados y tecnología de computación distribuida mejorará la eficiencia, confiabilidad y seguridad del suministro y uso de energía. También abre el potencial para servicios completamente nuevos o mejoras en los existentes, como monitoreo de incendios y alarmas que pueden cortar la energía, hacer llamadas telefónicas a los servicios de emergencia, etc.

Aprovisiona megabits, controla la potencia con kilobits, vende el resto

La cantidad de datos necesarios para realizar el monitoreo y apagar los electrodomésticos automáticamente es muy pequeña en comparación con la que ya llega incluso a hogares remotos para respaldar los servicios de voz, seguridad, Internet y TV. Muchas actualizaciones de ancho de banda de la red inteligente se pagan mediante el aprovisionamiento excesivo para respaldar también los servicios al consumidor y subvencionando las comunicaciones con servicios relacionados con la energía o subvencionando los servicios relacionados con la energía, como tarifas más altas durante las horas pico, con comunicaciones. Esto es particularmente cierto cuando los gobiernos administran ambos conjuntos de servicios como monopolio público. Debido a que las compañías de energía y comunicaciones son generalmente empresas comerciales separadas en América del Norte y Europa, ha requerido un esfuerzo considerable del gobierno y de los grandes proveedores para alentar a varias empresas a cooperar. Algunos, como Cisco , ven la oportunidad de proporcionar dispositivos a los consumidores muy similares a los que han estado proporcionando a la industria durante mucho tiempo. [30] Otros, como Silver Spring Networks [31] o Google , [32] [33] son integradores de datos en lugar de proveedores de equipos. Si bien los estándares de control de energía de CA sugieren que la red eléctrica sería el medio principal de comunicación entre la red inteligente y los dispositivos domésticos, es posible que los bits no lleguen al hogar a través de banda ancha sobre líneas eléctricas ( BPL ) inicialmente, sino mediante una conexión inalámbrica fija .

La mayor parte de las tecnologías de redes inteligentes ya se utilizan en otras aplicaciones, como la fabricación y las telecomunicaciones, y se están adaptando para su uso en operaciones de redes. [34]

  • Comunicaciones integradas: las áreas de mejora incluyen: automatización de subestaciones, respuesta a la demanda, automatización de la distribución, control de supervisión y adquisición de datos ( SCADA ), sistemas de gestión de energía, redes de malla inalámbricas y otras tecnologías, comunicaciones de portadoras de líneas eléctricas y fibra óptica . [10] Las comunicaciones integradas permitirán el control en tiempo real, la información y el intercambio de datos para optimizar la confiabilidad del sistema, la utilización de activos y la seguridad. [35]
  • Detección y medición: las tareas principales son evaluar la congestión y la estabilidad de la red, monitorear el estado de los equipos, prevenir el robo de energía [36] y apoyar las estrategias de control. Las tecnologías incluyen: medidores de microprocesador avanzados ( medidor inteligente ) y equipo de lectura de medidores, sistemas de monitoreo de área amplia (generalmente basados ​​en lecturas en línea por detección de temperatura distribuida combinada con sistemas de clasificación térmica en tiempo real (RTTR)), medición / análisis de firmas electromagnéticas, tiempo -Herramientas de fijación de precios en tiempo real y de uso, interruptores y cables avanzados, tecnología de radio de retrodispersión y relés de protección digitales .
  • Contadores inteligentes .
  • Unidades de medida fasorial . Muchos en la comunidad de ingenieros de sistemas de energía creen que el apagón del noreste de 2003 podría haberse contenido en un área mucho más pequeña si se hubiera implementado una red de medición fasorial de área amplia. [37]
  • Control de flujo de energía distribuido: los dispositivos de control de flujo de energía se sujetan a las líneas de transmisión existentes para controlar el flujo de energía dentro. Las líneas de transmisión habilitadas con tales dispositivos respaldan un mayor uso de energía renovable al proporcionar un control más consistente y en tiempo real sobre cómo se enruta esa energía dentro de la red. Esta tecnología permite que la red almacene de manera más eficaz la energía intermitente de las energías renovables para su uso posterior. [38]
  • Generación de energía inteligente utilizando componentes avanzados: la generación de energía inteligente es un concepto que hace coincidir la generación de electricidad con la demanda utilizando múltiples generadores idénticos que pueden arrancar, parar y operar de manera eficiente a la carga elegida , independientemente de los demás, lo que los hace adecuados para la carga base y la generación de energía pico . [39] Hacer coincidir la oferta y la demanda, llamado equilibrio de carga , [21] es esencial para un suministro de electricidad estable y confiable. Las desviaciones a corto plazo en el equilibrio dan lugar a variaciones de frecuencia y un desajuste prolongado da lugar a apagones . Los operadores de los sistemas de transmisión de energía se encargan de la tarea de equilibrio, haciendo coincidir la potencia de salida de todos los generadores con la carga de su red eléctrica . La tarea de equilibrio de carga se ha vuelto mucho más desafiante a medida que se agregan a la red generadores cada vez más intermitentes y variables, como turbinas eólicas y células solares , lo que obliga a otros productores a adaptar su producción con mucha más frecuencia de lo que se había requerido en el pasado. Elering encargó las dos primeras plantas de energía de estabilidad dinámica de la red que utilizan el concepto y las construirá Wärtsilä en Kiisa , Estonia ( Kiisa Power Plant ). Su propósito es "proporcionar capacidad de generación dinámica para hacer frente a caídas repentinas e inesperadas en el suministro eléctrico". Está previsto que estén listos durante 2013 y 2014, y su potencia total será de 250 MW. [40]
  • La automatización del sistema de energía permite un diagnóstico rápido y soluciones precisas para interrupciones o cortes específicos de la red. Estas tecnologías se basan y contribuyen a cada una de las otras cuatro áreas clave. Tres categorías de tecnología para métodos de control avanzados son: agentes inteligentes distribuidos (sistemas de control), herramientas analíticas (algoritmos de software y computadoras de alta velocidad) y aplicaciones operativas (SCADA, automatización de subestaciones, respuesta a la demanda, etc.). Utilizando técnicas de programación de inteligencia artificial , la red eléctrica de Fujian en China creó un sistema de protección de área amplia que puede calcular rápidamente con precisión una estrategia de control y ejecutarla. [41] El software de monitoreo y control de estabilidad de voltaje (VSMC) utiliza un método de programación lineal sucesiva basado en la sensibilidad para determinar de manera confiable la solución de control óptima. [42]

Empresas de TI que revolucionan el mercado energético

La red inteligente proporciona soluciones basadas en TI de las que carece la red eléctrica tradicional. Estas nuevas soluciones allanan el camino para nuevos participantes que tradicionalmente no estaban relacionados con la red energética. [43] [44] Las empresas de tecnología están perturbando a los actores del mercado energético tradicional de varias formas. Desarrollan sistemas de distribución complejos para atender la generación de energía más descentralizada debido a las microrredes. Además, el aumento en la recopilación de datos brinda muchas posibilidades nuevas para las empresas de tecnología, como la implementación de sensores de red de transmisión a nivel de usuario y el equilibrio de las reservas del sistema. [45] La tecnología de las microrredes hace que el consumo de energía sea más barato para los hogares que la compra de los servicios públicos. Además, los residentes pueden gestionar su consumo de energía de forma más fácil y eficaz con la conexión a contadores inteligentes. [46] Sin embargo, el rendimiento y la fiabilidad de las microrredes dependen en gran medida de la interacción continua entre la generación de energía, el almacenamiento y los requisitos de carga. [47] Una oferta híbrida que combina fuentes de energía renovables con fuentes de energía de almacenamiento como carbón y gas muestra la oferta híbrida de una microrred que funciona sola.

Consecuencias

Como consecuencia de la entrada de las empresas de tecnología en el mercado energético, las utilities y DSO necesitan crear nuevos modelos de negocio para mantener los clientes actuales y crear nuevos clientes. [48]

Centrarse en una estrategia de participación del cliente

Los DSO pueden enfocarse en crear buenas estrategias de participación del cliente para crear lealtad y confianza hacia el cliente. [49] Para retener y atraer clientes que decidan producir su propia energía a través de microrredes, los DSO pueden ofrecer acuerdos de compra para la venta del excedente de energía que produce el consumidor. [48] ​​La indiferencia de las empresas de TI, tanto los DSO como las empresas de servicios públicos pueden utilizar su experiencia en el mercado para ofrecer a los consumidores asesoramiento sobre el uso de la energía y mejoras en la eficiencia para crear un excelente servicio al cliente. [50]

Crear alianzas con nuevas empresas tecnológicas ingresadas

En lugar de intentar competir con las empresas de TI en su experiencia, tanto las empresas de servicios públicos como los DSO pueden intentar crear alianzas con las empresas de TI para crear buenas soluciones en conjunto. La empresa de servicios públicos francesa Engie hizo esto comprando el proveedor de servicios Ecova y OpTerra Energy Services. [51]

Fuentes de energía renovable

La generación de energía renovable a menudo se puede conectar a nivel de distribución, en lugar de las redes de transmisión, [52] lo que significa que los DSO pueden gestionar los flujos y distribuir la energía localmente. Esto brinda una nueva oportunidad para que los DSO expandan su mercado vendiendo energía directamente al consumidor. Al mismo tiempo, esto está desafiando a las empresas de servicios públicos que producen combustibles fósiles que ya están atrapadas por los altos costos de los activos envejecidos. [53] Las regulaciones más estrictas para la producción de recursos energéticos tradicionales del gobierno aumentan la dificultad de permanecer en el negocio y aumentan la presión sobre las compañías de energía tradicionales para que cambien a fuentes de energía renovables. [54] Un ejemplo de modelo de negocio que cambia de servicio público para producir más energía renovable es la empresa con sede en Noruega Equinor, que era una empresa petrolera de propiedad estatal que ahora está invirtiendo fuertemente en energía renovable.

Programas principales

IntelliGrid  : creada por el Instituto de Investigación de Energía Eléctrica (EPRI), la arquitectura IntelliGrid proporciona metodología, herramientas y recomendaciones para estándares y tecnologías para uso de servicios públicos en la planificación, especificación y adquisición de sistemas basados ​​en TI, como medición avanzada, automatización de distribución y respuesta de la demanda. La arquitectura también proporciona un laboratorio vivo para evaluar dispositivos, sistemas y tecnología. Varias empresas de servicios públicos han aplicado la arquitectura IntelliGrid, incluidas Southern California Edison, Long Island Power Authority, Salt River Project y TXU Electric Delivery. El Consorcio IntelliGrid es una asociación público / privada que integra y optimiza los esfuerzos de investigación global, financia la investigación y el desarrollo de tecnología, trabaja para integrar tecnologías y difunde información técnica. [55]

Grid 2030  : Grid 2030 es una declaración de visión conjunta para el sistema eléctrico de EE. UU. Desarrollado por la industria de servicios eléctricos, fabricantes de equipos, proveedores de tecnología de la información, agencias gubernamentales federales y estatales, grupos de interés, universidades y laboratorios nacionales. Cubre generación, transmisión, distribución, almacenamiento y uso final. [56] La hoja de ruta nacional de tecnologías de suministro eléctrico es el documento de implementación de la visión Grid 2030. La Hoja de ruta describe los problemas y desafíos clave para modernizar la red y sugiere caminos que el gobierno y la industria pueden tomar para construir el futuro sistema de suministro eléctrico de Estados Unidos. [57]

Modern Grid Initiative (MGI) es un esfuerzo de colaboración entre el Departamento de Energía de EE. UU. (DOE), el Laboratorio Nacional de Tecnología de Energía (NETL), empresas de servicios públicos, consumidores, investigadores y otras partes interesadas de la red para modernizar e integrar la red eléctrica de EE. UU. La Oficina de Suministro de Electricidad y Confiabilidad Energética (OE) del DOE patrocina la iniciativa, que se basa en Grid 2030 y la Hoja de Ruta de Tecnologías de Suministro de Electricidad Nacional y está alineada con otros programas como GridWise y GridWorks. [58]

GridWise  : un programa del DOE OE centrado en el desarrollo de tecnología de la información para modernizar la red eléctrica de EE. UU. Trabajando con GridWise Alliance, el programa invierte en arquitectura y estándares de comunicaciones; herramientas de simulación y análisis; tecnologías inteligentes; bancos de pruebas y proyectos de demostración; y nuevos marcos regulatorios, institucionales y de mercado. GridWise Alliance es un consorcio de partes interesadas del sector eléctrico público y privado, que proporciona un foro para el intercambio de ideas, los esfuerzos cooperativos y las reuniones con los responsables de la formulación de políticas a nivel federal y estatal. [59]

El GridWise Architecture Council (GWAC) fue formado por el Departamento de Energía de los Estados Unidos para promover y permitir la interoperabilidad entre las muchas entidades que interactúan con el sistema de energía eléctrica de la nación. Los miembros de GWAC son un equipo equilibrado y respetado que representa a los muchos sectores de la cadena de suministro de electricidad y los usuarios. El GWAC proporciona orientación y herramientas de la industria para articular el objetivo de la interoperabilidad en todo el sistema eléctrico, identificar los conceptos y arquitecturas necesarios para hacer posible la interoperabilidad y desarrollar pasos procesables para facilitar la interfuncionamiento de los sistemas, dispositivos e instituciones que abarcan los sistemas nacionales. sistema electrico. El marco de configuración del contexto de interoperabilidad del GridWise Architecture Council, V 1.1 define las pautas y los principios necesarios. [60]

GridWorks  : un programa DOE OE enfocado en mejorar la confiabilidad del sistema eléctrico mediante la modernización de componentes clave de la red, como cables y conductores, subestaciones y sistemas de protección, y electrónica de potencia. El enfoque del programa incluye la coordinación de esfuerzos en sistemas superconductores de alta temperatura, tecnologías de confiabilidad de transmisión, tecnologías de distribución eléctrica, dispositivos de almacenamiento de energía y sistemas GridWise. [61]

Proyecto de demostración de red inteligente del noroeste del Pacífico. - Este proyecto es una demostración en cinco estados del noroeste del Pacífico: Idaho, Montana, Oregon, Washington y Wyoming. Involucra a unos 60.000 clientes medidos y contiene muchas funciones clave de la futura red inteligente. [62]

Ciudades solares : en Australia, el programa de ciudades solares incluyó una estrecha colaboración con compañías de energía para probar medidores inteligentes, precios pico y no pico, conmutación remota y esfuerzos relacionados. También proporcionó algunos fondos limitados para actualizaciones de la red. [63]

Smart Grid Energy Research Center (SMERC) : ubicado en la Universidad de California, Los Ángeles ha dedicado sus esfuerzos a realizar pruebas a gran escala de su tecnología de red de carga de vehículos eléctricos inteligentes: WINSmartEV ™. Creó otra plataforma para una arquitectura Smart Grid que permite el flujo bidireccional de información entre una empresa de servicios públicos y los dispositivos finales del consumidor: WINSmartGrid ™. SMERC también ha desarrollado un banco de pruebas de respuesta a la demanda (DR) que comprende un centro de control, un servidor de automatización de respuesta a la demanda (DRAS), una red de área doméstica (HAN), un sistema de almacenamiento de energía en baterías (BESS) y paneles fotovoltaicos (PV). Estas tecnologías se instalan dentro del Departamento de Agua y Energía de Los Ángeles y el territorio de Edison del Sur de California como una red de cargadores de vehículos eléctricos, sistemas de almacenamiento de energía de batería, paneles solares, cargador rápido de CC y unidades de vehículo a red (V2G). Estas plataformas, comunicaciones y redes de control permiten que los proyectos liderados por UCLA dentro del área metropolitana de Los Ángeles sean investigados, avanzados y probados en asociación con las dos empresas de servicios públicos locales clave, SCE y LADWP. [64]

Smart Quart : en Alemania, el proyecto Smart Quart desarrolla tres distritos inteligentes para desarrollar, probar y exhibir tecnología para operar redes inteligentes. El proyecto es una colaboración de E.ON , Viessmann , gridX e hydroious junto con la Universidad RWTH Aachen . Está previsto que, para fines de 2024, los tres distritos reciban energía generada localmente y sean en gran medida independientes de las fuentes de energía fósil. [sesenta y cinco]

Modelado de redes inteligentes

Se han utilizado muchos conceptos diferentes para modelar redes eléctricas inteligentes. Generalmente se estudian en el marco de sistemas complejos . En una reciente sesión de lluvia de ideas, [66] se consideró la red eléctrica dentro del contexto del control óptimo , la ecología , la cognición humana, la dinámica vítrea, la teoría de la información , la microfísica de las nubes y muchos otros. A continuación se muestra una selección de los tipos de análisis que han aparecido en los últimos años.

Sistemas de protección que se verifican y supervisan a sí mismos

Pelqim Spahiu e Ian R. Evans en su estudio introdujeron el concepto de una unidad de inspección híbrida y de protección inteligente basada en subestaciones. [67] [68]

Osciladores de Kuramoto

El modelo de Kuramoto es un sistema bien estudiado. La red eléctrica también se ha descrito en este contexto. [69] [70] El objetivo es mantener el sistema en equilibrio o mantener la sincronización de fase (también conocida como bloqueo de fase). Los osciladores no uniformes también ayudan a modelar diferentes tecnologías, diferentes tipos de generadores de energía, patrones de consumo, etc. El modelo también se ha utilizado para describir los patrones de sincronización en el parpadeo de las luciérnagas. [69]

Biosistemas

Las redes eléctricas se han relacionado con sistemas biológicos complejos en muchos otros contextos. En un estudio, se compararon las redes eléctricas con la red social de delfines . [71] Estas criaturas agilizan o intensifican la comunicación en caso de una situación inusual. Las intercomunicaciones que les permiten sobrevivir son muy complejas.

Redes de fusibles aleatorios

En la teoría de la percolación , se han estudiado las redes de fusibles aleatorias . La densidad de corriente puede ser demasiado baja en algunas áreas y demasiado fuerte en otras. Por lo tanto, el análisis se puede utilizar para suavizar posibles problemas en la red. Por ejemplo, el análisis informático de alta velocidad puede predecir fusibles quemados y corregirlos, o analizar patrones que podrían provocar un corte de energía. [72] Es difícil para los humanos predecir los patrones a largo plazo en redes complejas, por lo que en su lugar se utilizan redes de diodos o fusibles.

Red de comunicación Smart Grid

Los simuladores de red se utilizan para simular / emular efectos de comunicación de red. Por lo general, esto implica la configuración de un laboratorio con los dispositivos, aplicaciones, etc. de la red inteligente con la red virtual proporcionada por el simulador de red. [73]

Redes neuronales

Las redes neuronales también se han considerado para la gestión de la red eléctrica. Los sistemas de energía eléctrica se pueden clasificar de múltiples formas diferentes: no lineales, dinámicos, discretos o aleatorios. Las redes neuronales artificiales (ANN) intentan resolver el más difícil de estos problemas, los problemas no lineales.

Previsión de la demanda

Una aplicación de las ANN es la previsión de la demanda. Para que las redes operen de manera económica y confiable, la previsión de la demanda es esencial, ya que se utiliza para predecir la cantidad de energía que consumirá la carga. Esto depende de las condiciones climáticas, el tipo de día, eventos aleatorios, incidentes, etc. Sin embargo, para cargas no lineales, el perfil de carga no es uniforme y predecible, lo que genera una mayor incertidumbre y una menor precisión utilizando los modelos tradicionales de Inteligencia Artificial. Algunos factores que las ANN consideran al desarrollar este tipo de modelos: clasificación de perfiles de carga de diferentes clases de clientes en función del consumo de electricidad, mayor capacidad de respuesta de la demanda para predecir los precios de la electricidad en tiempo real en comparación con las redes convencionales, la necesidad de ingresar la demanda pasada como diferentes componentes, como carga pico, carga base, carga valle, carga promedio, etc. en lugar de unirlos en una sola entrada y, por último, la dependencia del tipo de variables de entrada específicas. Un ejemplo del último caso sería el tipo de día, ya sea entre semana o fin de semana, que no tendría mucho efecto en las redes de los hospitales, pero sería un factor importante en el perfil de carga de las redes de viviendas de los residentes. [74] [75] [76] [77] [78]

Procesos de Markov

A medida que la energía eólica continúa ganando popularidad, se convierte en un ingrediente necesario en estudios realistas de redes eléctricas. El almacenamiento fuera de línea, la variabilidad del viento, la oferta, la demanda, los precios y otros factores pueden modelarse como un juego matemático. Aquí el objetivo es desarrollar una estrategia ganadora. Los procesos de Markov se han utilizado para modelar y estudiar este tipo de sistema. [79]

Entropía máxima

Todos estos métodos son, de una forma u otra, métodos de máxima entropía , que es un área de investigación activa. [80] [81] Esto se remonta a las ideas de Shannon y muchos otros investigadores que estudiaron las redes de comunicación. Continuando hoy con líneas similares, la investigación moderna de redes inalámbricas a menudo considera el problema de la congestión de la red , [82] y se proponen muchos algoritmos para minimizarlo, incluida la teoría de juegos, [83] combinaciones innovadoras de FDMA , TDMA y otros.

Perspectiva del mercado

En 2009, la industria de redes inteligentes de EE. UU. Fue valorada en alrededor de $ 21,4 mil millones; para 2014, superará al menos $ 42,8 mil millones. Dado el éxito de las redes inteligentes en los EE. UU., Se espera que el mercado mundial crezca a un ritmo más rápido, pasando de $ 69,3 mil millones en 2009 a $ 171,4 mil millones en 2014. Con los segmentos que se beneficiarán más serán los vendedores de hardware de medición inteligente y fabricantes de software utilizados para transmitir y organizar la enorme cantidad de datos recopilados por los medidores. [84]

El tamaño del mercado de redes inteligentes se valoró en más de 30.000 millones de dólares estadounidenses en 2017 y se prevé que se expanda más del 11% de la tasa compuesta anual hasta alcanzar los 70.000 millones de dólares en 2024. La creciente necesidad de digitalizar el sector de la energía impulsada por la infraestructura de la red eléctrica envejecida estimulará el mercado global Talla. La industria está impulsada principalmente por regulaciones y mandatos gubernamentales favorables junto con una participación creciente de las energías renovables en la combinación energética global. Según la Agencia Internacional de Energía (AIE), las inversiones globales en infraestructura eléctrica digital superaron los 50.000 millones de dólares en 2017.

Un estudio de 2011 del Instituto de Investigación de Energía Eléctrica concluye que la inversión en una red inteligente de EE. UU. Costará hasta $ 476 mil millones durante 20 años, pero proporcionará hasta $ 2 billones en beneficios para el cliente durante ese tiempo. [85] En 2015, el Foro Económico Mundial informó que se necesita una inversión transformacional de más de $ 7,6 billones por parte de los miembros de la OCDE durante los próximos 25 años (o $ 300 mil millones por año) para modernizar, expandir y descentralizar la infraestructura eléctrica con la innovación como clave para la transformación. [86] Un estudio de 2019 de la Agencia Internacional de Energía estima que el valor actual (privado) de la red eléctrica de EE. UU. Es de más de 1 billón de dólares. El costo total de reemplazarlo con una red inteligente se estima en más de USD 4 billones. Si las redes inteligentes se implementan por completo en los EE. UU., El país espera ahorrar USD 130 mil millones al año. [87]

Desarrollos económicos generales

Como los clientes pueden elegir sus proveedores de electricidad, dependiendo de sus diferentes métodos de tarifas, se incrementará el enfoque de los costos de transporte. La reducción de los costos de mantenimiento y reemplazos estimulará un control más avanzado.

Una red inteligente limita con precisión la energía eléctrica hasta el nivel residencial, conecta en red dispositivos de almacenamiento y generación de energía distribuida a pequeña escala , comunica información sobre el estado operativo y las necesidades, recopila información sobre precios y condiciones de la red, y mueve la red más allá del control central hacia una red colaborativa. la red. [88]

Estimaciones e inquietudes de ahorro de EE. UU. Y Reino Unido

Un estudio de 2003 del Departamento de Energía de los Estados Unidos calculó que la modernización interna de las redes estadounidenses con capacidades de redes inteligentes ahorraría entre 46 y 117 mil millones de dólares durante los próximos 20 años si se implementa dentro de unos pocos años del estudio. [89] Además de estos beneficios de la modernización industrial, las características de la red inteligente podrían expandir la eficiencia energética más allá de la red en el hogar al coordinar dispositivos domésticos de baja prioridad como calentadores de agua para que su uso de energía aproveche las fuentes de energía más deseables. Las redes inteligentes también pueden coordinar la producción de energía de un gran número de pequeños productores de energía, como los propietarios de paneles solares en la azotea, un arreglo que de otro modo resultaría problemático para los operadores de sistemas de energía en las empresas de servicios públicos locales.

Una pregunta importante es si los consumidores actuarán en respuesta a las señales del mercado. El Departamento de Energía de Estados Unidos (DOE) como parte de la subvención y manifestaciones Programa de Inversión de América Ley de Recuperación y Reinversión de red inteligente financiado especiales estudios de comportamiento del consumidor para examinar la aceptación, la retención y la respuesta de los consumidores suscrito a programas de tarifas de servicios públicos basados en el tiempo archivados 2015 -03-18 en Wayback Machine que involucran infraestructura de medición avanzada y sistemas del cliente, como pantallas en el hogar y termostatos de comunicación programables.

Otra preocupación es que el costo de las telecomunicaciones para respaldar completamente las redes inteligentes puede ser prohibitivo. Se propone un mecanismo de comunicación menos costoso [ cita requerida ] que utiliza una forma de " gestión dinámica de la demanda " en la que los dispositivos reducen los picos cambiando sus cargas en reacción a la frecuencia de la red. La frecuencia de la red podría usarse para comunicar información de carga sin la necesidad de una red de telecomunicaciones adicional, pero no respaldaría la negociación económica o la cuantificación de las contribuciones.

Aunque se utilizan tecnologías de redes inteligentes específicas y comprobadas, la red inteligente es un término agregado para un conjunto de tecnologías relacionadas sobre las que generalmente se acuerda una especificación , en lugar de un nombre para una tecnología específica. Algunos de los beneficios de una red eléctrica tan modernizada incluyen la capacidad de reducir el consumo de energía del lado del consumidor durante las horas pico, lo que se denomina gestión del lado de la demanda ; permitir la conexión a la red de energía de generación distribuida (con matrices fotovoltaicas , pequeñas turbinas eólicas , microhidráulicas o incluso generadores de energía térmica combinados en edificios); incorporar almacenamiento de energía en la red para el equilibrio de carga de generación distribuida; y eliminar o contener fallas tales como fallas en cascada generalizadas de la red eléctrica . Se espera que la mayor eficiencia y confiabilidad de la red inteligente ahorre dinero a los consumidores y ayude a reducir el CO
2emisiones. [90]

La mayoría de la oposición y las preocupaciones se han centrado en los medidores inteligentes y los elementos (como el control remoto, la desconexión remota y el precio de tarifa variable) habilitados por ellos. Cuando se encuentra oposición a los medidores inteligentes, a menudo se comercializan como "red inteligente" que conecta la red inteligente a los medidores inteligentes a los ojos de los oponentes. Los puntos específicos de oposición o preocupación incluyen:

  • preocupaciones de los consumidores sobre la privacidad , por ejemplo, el uso de datos de uso por parte de las fuerzas del orden
  • preocupaciones sociales sobre la disponibilidad "justa" de electricidad
  • preocupación de que los sistemas de tarifas complejos (por ejemplo, tarifas variables) eliminen la claridad y la responsabilidad , lo que permite al proveedor aprovecharse del cliente
  • Preocupación por el " interruptor de apagado " controlable a distancia incorporado en la mayoría de los medidores inteligentes.
  • Preocupaciones sociales sobre los abusos de la influencia de la información al estilo Enron
  • Preocupaciones sobre dar al gobierno mecanismos para controlar el uso de todas las actividades de uso de energía.
  • preocupaciones sobre las emisiones de RF de los medidores inteligentes

Seguridad

Si bien la modernización de las redes eléctricas en redes inteligentes permite la optimización de los procesos cotidianos, una red inteligente, al estar en línea, puede ser vulnerable a los ciberataques. [91] [92] Los transformadores que aumentan el voltaje de la electricidad creada en las centrales eléctricas para viajes de larga distancia, las propias líneas de transmisión y las líneas de distribución que entregan la electricidad a sus consumidores son particularmente susceptibles. [93] Estos sistemas se basan en sensores que recopilan información del campo y luego la envían a los centros de control, donde los algoritmos automatizan los procesos de análisis y toma de decisiones. Estas decisiones se envían de regreso al campo, donde los equipos existentes las ejecutan. [94] Los piratas informáticos tienen el potencial de interrumpir estos sistemas de control automatizados, cortando los canales que permiten que se utilice la electricidad generada. [93] Esto se denomina ataque de denegación de servicio o DoS. También pueden lanzar ataques de integridad que corrompen la información que se transmite a lo largo del sistema, así como ataques de desincronización que afectan cuando dicha información se entrega a la ubicación adecuada. [94] Además, los intrusos pueden volver a acceder a través de sistemas de generación de energía renovable y contadores inteligentes conectados a la red, aprovechando debilidades más especializadas o cuya seguridad no ha sido priorizada. Debido a que una red inteligente tiene una gran cantidad de puntos de acceso, como medidores inteligentes, defender todos sus puntos débiles puede resultar difícil. [91] También existe preocupación por la seguridad de la infraestructura, principalmente la relacionada con la tecnología de las comunicaciones. Las preocupaciones se centran principalmente en la tecnología de las comunicaciones en el corazón de la red inteligente. Diseñado para permitir el contacto en tiempo real entre los servicios públicos y los medidores en los hogares y negocios de los clientes, existe el riesgo de que estas capacidades puedan ser explotadas para acciones criminales o incluso terroristas. [10] Una de las capacidades clave de esta conectividad es la capacidad de desconectar de forma remota las fuentes de alimentación, lo que permite a las empresas de servicios públicos interrumpir o modificar rápida y fácilmente los suministros a los clientes que no abonan el pago. Sin duda, esto es una gran ayuda para los proveedores de energía, pero también plantea algunos problemas de seguridad importantes. [95] Los ciberdelincuentes se han infiltrado en la red eléctrica de EE. UU. Antes en numerosas ocasiones. [96] Aparte de la infiltración informática, también existe la preocupación de que el malware informático como Stuxnet , que ataca a los sistemas SCADA que se utilizan ampliamente en la industria, pueda utilizarse para atacar una red de red inteligente. [97]

El robo de electricidad es una preocupación en los EE. UU., Donde los medidores inteligentes que se implementan utilizan tecnología de RF para comunicarse con la red de transmisión de electricidad. [ cita requerida ] Las personas con conocimientos de electrónica pueden diseñar dispositivos de interferencia para hacer que el medidor inteligente informe un uso inferior al real. [ cita requerida ] De manera similar, se puede emplear la misma tecnología para que parezca que la energía que está usando el consumidor está siendo utilizada por otro cliente, aumentando su factura. [ cita requerida ]

El daño de un ciberataque considerable y bien ejecutado podría ser extenso y duradero. Una subestación incapacitada podría tardar entre nueve días y más de un año en repararse, según la naturaleza del ataque. También puede causar una interrupción de horas en un radio pequeño. Podría tener un efecto inmediato en la infraestructura de transporte, ya que los semáforos y otros mecanismos de enrutamiento, así como los equipos de ventilación para carreteras subterráneas, dependen de la electricidad. [98] Además, la infraestructura que depende de la red eléctrica, incluidas las instalaciones de tratamiento de aguas residuales, el sector de tecnología de la información y los sistemas de comunicaciones, podría verse afectada. [98]

El ciberataque a la red eléctrica de Ucrania en diciembre de 2015 , el primero registrado de este tipo, interrumpió los servicios a casi un cuarto de millón de personas al desconectar las subestaciones. [99] [100] El Consejo de Relaciones Exteriores ha señalado que es más probable que los estados sean los perpetradores de un ataque de este tipo, ya que tienen acceso a los recursos para llevarlo a cabo a pesar del alto nivel de dificultad para hacerlo. Las intrusiones cibernéticas se pueden utilizar como parte de una ofensiva mayor, militar o de otro tipo. [100] Algunos expertos en seguridad advierten que este tipo de evento es fácilmente escalable a redes en otros lugares. [101] La compañía de seguros Lloyd's of London ya ha modelado el resultado de un ciberataque en la interconexión del este , que tiene el potencial de afectar a 15 estados, dejar a 93 millones de personas en la oscuridad y costar a la economía del país entre $ 243 mil millones y $ 1 billón. en varios daños. [102]

Según el Subcomité de Desarrollo Económico, Edificios Públicos y Manejo de Emergencias de la Cámara de Representantes de los Estados Unidos, la red eléctrica ya ha experimentado una cantidad considerable de intrusiones cibernéticas, con dos de cada cinco con el objetivo de incapacitarla. [93] Como tal, el Departamento de Energía de EE. UU. Ha priorizado la investigación y el desarrollo para disminuir la vulnerabilidad de la red eléctrica a los ciberataques, citándolos como un "peligro inminente" en su Revisión de energía cuadrienal de 2017. [103] El Departamento de Energía también ha identificado tanto la resistencia a los ataques como la autocuración como claves importantes para garantizar que la red inteligente de hoy sea preparada para el futuro. [94] Si bien ya existen reglamentos, a saber, los Estándares de protección de infraestructura crítica introducidos por el Consejo de confiabilidad eléctrica de América del Norte, un número significativo de ellos son sugerencias más que mandatos. [100] La mayoría de las instalaciones y equipos de generación, transmisión y distribución de electricidad son propiedad de partes interesadas privadas, lo que complica aún más la tarea de evaluar el cumplimiento de esas normas. [103] Además, incluso si las empresas de servicios públicos desean cumplir plenamente, pueden encontrar que es demasiado costoso hacerlo. [100]

Algunos expertos argumentan que el primer paso para aumentar las defensas cibernéticas de la red eléctrica inteligente es completar un análisis integral de riesgos de la infraestructura existente, incluida la investigación de software, hardware y procesos de comunicación. Además, dado que las intrusiones en sí mismas pueden proporcionar información valiosa, podría ser útil analizar los registros del sistema y otros registros de su naturaleza y tiempo. Las debilidades comunes ya identificadas usando tales métodos por el Departamento de Seguridad Nacional incluyen la mala calidad del código, la autenticación incorrecta y las reglas de firewall débiles. Una vez que se completa este paso, algunos sugieren que tiene sentido completar un análisis de las posibles consecuencias de las fallas o deficiencias antes mencionadas. Esto incluye tanto las consecuencias inmediatas como los efectos en cascada de segundo y tercer orden en los sistemas paralelos. Por último, se pueden implementar soluciones de mitigación de riesgos, que pueden incluir una simple reparación de las deficiencias de la infraestructura o estrategias novedosas, para abordar la situación. Algunas de estas medidas incluyen la recodificación de los algoritmos del sistema de control para que sean más capaces de resistir y recuperarse de ciberataques o técnicas preventivas que permitan una detección más eficiente de cambios inusuales o no autorizados en los datos. Las estrategias para tener en cuenta los errores humanos que pueden comprometer los sistemas incluyen educar a quienes trabajan en el campo para que tengan cuidado con las unidades USB extrañas, que pueden introducir malware si se insertan, incluso aunque solo sea para verificar su contenido. [94]

Otras soluciones incluyen la utilización de subestaciones de transmisión, redes SCADA restringidas, intercambio de datos basado en políticas y certificación de medidores inteligentes restringidos.

Las subestaciones de transmisión utilizan tecnologías de autenticación de firma de una sola vez y construcciones de cadena hash unidireccionales. Desde entonces, estas limitaciones se han solucionado con la creación de una tecnología de verificación y firma rápida y un procesamiento de datos sin almacenamiento en búfer. [104]

Se ha construido una solución similar para redes SCADA restringidas. Esto implica aplicar un código de autenticación de mensajes basado en hash a los flujos de bytes, convirtiendo la detección de errores aleatorios disponible en los sistemas heredados en un mecanismo que garantiza la autenticidad de los datos. [104]

El intercambio de datos basado en políticas utiliza mediciones de red de energía de grano fino sincronizadas con reloj GPS para proporcionar una mayor estabilidad y confiabilidad de la red. Lo hace a través de los requisitos de sincronismo que recopilan las PMU. [104]

Sin embargo, la certificación de contadores inteligentes restringidos enfrenta un desafío ligeramente diferente. Uno de los mayores problemas con la certificación de medidores inteligentes restringidos es que, para evitar el robo de energía y ataques similares, los proveedores de seguridad cibernética deben asegurarse de que el software de los dispositivos sea auténtico. Para combatir este problema, se ha creado e implementado una arquitectura para redes inteligentes restringidas a bajo nivel en el sistema integrado. [104]

Antes de que una empresa de servicios públicos instale un sistema de medición avanzado, o cualquier tipo de sistema inteligente , debe presentar un caso comercial para la inversión. Algunos componentes, como los estabilizadores del sistema de energía (PSS) [ aclaración necesaria ] instalados en los generadores, son muy costosos, requieren una integración compleja en el sistema de control de la red, se necesitan solo durante emergencias y solo son efectivos si otros proveedores de la red los tienen. Sin ningún incentivo para instalarlos, los proveedores de energía no lo hacen. [105] La mayoría de las empresas de servicios públicos encuentran difícil justificar la instalación de una infraestructura de comunicaciones para una sola aplicación (por ejemplo, lectura de contadores). Debido a esto, una empresa de servicios públicos generalmente debe identificar varias aplicaciones que utilizarán la misma infraestructura de comunicaciones, por ejemplo, leer un medidor, monitorear la calidad de la energía, la conexión y desconexión remota de los clientes, permitir la respuesta a la demanda, etc. Idealmente, la infraestructura de comunicaciones no lo hará. solo admite aplicaciones a corto plazo, pero aplicaciones imprevistas que surgirán en el futuro. Las acciones regulatorias o legislativas también pueden impulsar a las empresas de servicios públicos a implementar piezas de un rompecabezas de red inteligente. Cada empresa de servicios públicos tiene un conjunto único de impulsores comerciales, regulatorios y legislativos que guían sus inversiones. Esto significa que cada empresa de servicios públicos tomará un camino diferente para crear su red inteligente y que diferentes empresas de servicios públicos crearán redes inteligentes con diferentes tasas de adopción. [ cita requerida ]

Algunas características de las redes inteligentes atraen la oposición de industrias que actualmente brindan o esperan brindar servicios similares. Un ejemplo es la competencia con proveedores de Internet por cable y DSL de banda ancha sobre acceso a Internet por línea eléctrica . Los proveedores de sistemas de control SCADA para redes han diseñado intencionalmente hardware, protocolos y software patentados para que no puedan interactuar con otros sistemas para vincular a sus clientes con el proveedor. [106]

La incorporación de comunicaciones digitales e infraestructura informática con la infraestructura física existente de la red plantea desafíos y vulnerabilidades inherentes. Según la revista IEEE Security and Privacy Magazine , la red inteligente requerirá que las personas desarrollen y utilicen una gran infraestructura informática y de comunicaciones que respalde un mayor grado de conciencia de la situación y que permita operaciones de comando y control más específicas. Este proceso es necesario para respaldar sistemas importantes como la medición y el control de área amplia de respuesta a la demanda, el almacenamiento y transporte de electricidad y la automatización de la distribución eléctrica. [107]

Robo de energía / pérdida de energía

Varios sistemas de "redes inteligentes" tienen funciones duales. Esto incluye los sistemas de infraestructura de medición avanzada que, cuando se utilizan con varios programas de software, se pueden utilizar para detectar el robo de energía y, mediante el proceso de eliminación, detectar dónde se han producido las fallas de los equipos. Estos son además de sus funciones principales de eliminar la necesidad de lectura humana de medidores y medir el tiempo de uso de la electricidad.

La pérdida de energía en todo el mundo, incluido el robo, se estima en aproximadamente doscientos mil millones de dólares anuales. [108]

El robo de electricidad también representa un gran desafío al brindar un servicio eléctrico confiable en los países en desarrollo. [36]

Enel . El ejemplo más antiguo y uno de los más grandes de una red inteligente es el sistema italiano instalado por Enel SpA de Italia. Completado en 2005, el proyecto Telegestore fue muy inusual en el mundo de los servicios públicos porque la compañía diseñó y fabricó sus propios medidores, actuó como su propio integrador de sistemas y desarrolló su propio software de sistema. El proyecto Telegestore está ampliamente considerado como el primer uso a escala comercial de la tecnología de red inteligente en el hogar y ofrece un ahorro anual de 500 millones de euros a un costo de proyecto de 2.100 millones de euros. [14]

Departamento de Energía de EE. UU. - Proyecto de red inteligente ARRA : Uno de los programas de implementación más grandes del mundo hasta la fecha es el Programa de red inteligente del Departamento de Energía de EE. UU., Financiado por la Ley de Recuperación y Reinversión de EE. UU. De 2009. Este programa requería fondos de contrapartida de utilidades individuales. Se invirtió un total de más de $ 9 mil millones en fondos públicos / privados como parte de este programa. Las tecnologías incluyeron infraestructura de medición avanzada, incluidos más de 65 millones de medidores "inteligentes" avanzados, sistemas de interfaz del cliente, automatización de distribución y subestaciones, sistemas de optimización de voltios / VAR, más de 1000 sincrofasores , clasificación de línea dinámica, proyectos de seguridad cibernética, sistemas avanzados de gestión de distribución, almacenamiento de energía Proyectos de Integración de Sistemas y Energías Renovables. Este programa consistió en subvenciones a la inversión (contrapartida), proyectos de demostración, estudios de aceptación del consumidor y programas de educación para la fuerza laboral. Los informes de todos los programas de servicios públicos individuales, así como los informes de impacto general, se completarán para el segundo trimestre de 2015.

Austin, Texas . En los EE. UU., La ciudad de Austin, Texas, ha estado trabajando en la construcción de su red inteligente desde 2003, cuando su empresa de servicios públicos reemplazó por primera vez 1/3 de sus medidores manuales por medidores inteligentes que se comunican a través de una red de malla inalámbrica . Actualmente gestiona 200.000 dispositivos en tiempo real (medidores inteligentes, termostatos inteligentes y sensores en toda su área de servicio) y espera admitir 500.000 dispositivos en tiempo real en 2009, prestando servicios a 1 millón de consumidores y 43.000 empresas. [109]

Boulder, Colorado completó la primera fase de su proyecto de red inteligente en agosto de 2008. Ambos sistemas utilizan el medidor inteligente como puerta de entrada a lared de automatización del hogar (HAN) que controla enchufes y dispositivos inteligentes. Algunos diseñadores de HAN favorecen el desacoplamiento de las funciones de control del medidor, debido a la preocupación de futuros desajustes con los nuevos estándares y tecnologías disponibles en el segmento comercial de rápido movimiento de dispositivos electrónicos domésticos. [110]

Hydro One , en Ontario , Canadá, se encuentra en medio de una iniciativa de red inteligente a gran escala, que implementa una infraestructura de comunicaciones compatible con los estándares de Trilliant. A finales de 2010, el sistema prestará servicios a 1,3 millones de clientes en la provincia de Ontario. La iniciativa ganó el premio "Mejor Iniciativa AMR en América del Norte" de la Utility Planning Network. [111]

Île d'Yeu comenzó un programa piloto de 2 años en la primavera de 2020. Veintitrés casas en el vecindario de Ker Pissot y las áreas circundantes se interconectaron con una microrred que se automatizó como una red inteligente con software de Engie . Se instalaron 64 paneles solares con una capacidad máxima de 23,7 kW en cinco casas y se instaló una batería con una capacidad de almacenamiento de 15 kWh en una casa. Seis casas almacenan el exceso de energía solar en sus calentadores de agua. Un sistema dinámico distribuye la energía proporcionada por los paneles solares y almacenada en la batería y los calentadores de agua al sistema de 23 casas. El software de red inteligente actualiza dinámicamente el suministro y la demanda de energía en intervalos de 5 minutos, decidiendo si extraer energía de la batería o de los paneles y cuándo almacenarla en los calentadores de agua. Este programa piloto fue el primer proyecto de este tipo en Francia. [112] [113]

La ciudad de Mannheim en Alemania está utilizando comunicaciones Broadband Powerline (BPL) en tiempo real en su proyecto "MoMa" de Model City Mannheim. [114]

Adelaide, en Australia, también planea implementar una red eléctrica verde localizada Smart Grid en la remodelación de Tonsley Park. [115]

Sydney también en Australia, en asociación con el gobierno australiano implementó el programa Smart Grid, Smart City. [116] [117]

Évora . InovGrid es un proyecto innovador en Évora , Portugal, que tiene como objetivo dotar a la red eléctrica de información y dispositivos para automatizar la gestión de la red, mejorar la calidad del servicio, reducir los costes operativos, promover la eficiencia energética y la sostenibilidad medioambiental, y aumentar la penetración de las energías renovables y los vehículos eléctricos. . Será posible controlar y gestionar el estado de toda la red de distribución eléctrica en cualquier instante, permitiendo a los proveedores y empresas de servicios energéticos utilizar esta plataforma tecnológica para ofrecer a los consumidores información y productos y servicios energéticos de valor añadido. Este proyecto de instalación de una red energética inteligente sitúa a Portugal y EDP a la vanguardia de la innovación tecnológica y la prestación de servicios en Europa. [118] [119]

E-Energy : en los denominados proyectos E-Energy , varias empresas de servicios públicos alemanes están creando el primer nucleolo en seis regiones modelo independientes. Un concurso de tecnología identificó las regiones de este modelo para realizar actividades de investigación y desarrollo con el objetivo principal de crear una "Internet de la Energía". [120]

Massachusetts . Uno de los primeros intentos de implementación de tecnologías de "redes inteligentes" en los Estados Unidos fue rechazado en 2009 por los reguladores de electricidad en la Commonwealth de Massachusetts , un estado estadounidense . [121] Según un artículo del Boston Globe , la subsidiaria Western Massachusetts Electric Co. de Northeast Utilities intentó crear un programa de "red inteligente" utilizando subsidios públicos que cambiarían a los clientes de bajos ingresos de la facturación de pospago a la de prepago ( utilizando " tarjetas inteligentes ") además de tarifas especiales elevadas "premium" para la electricidad utilizada por encima de una cantidad predeterminada. [121] Este plan fue rechazado por los reguladores porque "erosionó importantes protecciones para los clientes de bajos ingresos contra los cierres". [121] Según el Boston Globe , el plan " apuntó injustamente a los clientes de bajos ingresos y eludió las leyes de Massachusetts destinadas a ayudar a los consumidores con dificultades a mantener las luces encendidas". [121] Un portavoz de un grupo ambiental que apoya los planes de redes inteligentes y el plan de "redes inteligentes" antes mencionado de Western Massachusetts 'Electric, en particular, declaró: "Si se usa correctamente, la tecnología de redes inteligentes tiene un gran potencial para reducir la demanda máxima, lo que Permítanos cerrar algunas de las plantas de energía más antiguas y sucias ... Es una herramienta ". [121]

El consorcio eEnergy Vermont [122] es una iniciativa estatal de EE. UU. En Vermont , financiada en parte a través de la Ley de Recuperación y Reinversión Estadounidense de 2009 , en la que todas las empresas eléctricas del estado han adoptado rápidamente una variedad de tecnologías de redes inteligentes, incluidas aproximadamente 90% de implementación de infraestructura de medición avanzada, y actualmente están evaluando una variedad de estructuras de tarifas dinámicas.

En los Países Bajos , se inició un proyecto a gran escala (> 5000 conexiones,> 20 socios) para demostrar tecnologías, servicios y casos comerciales integrados de redes inteligentes. [123]

LIFE Factory Microgrid Archivado 2018-10-22 en la Wayback Machine (LIFE13 ENV / ES / 000700) es un proyecto demostrativo que forma parte delprograma LIFE + 2013 (Comisión Europea), cuyo principal objetivo es demostrar, a través de la implementación de un Smartgrid industrial a gran escalaque las microrredes pueden convertirse en una de las soluciones más adecuadas para la generación y gestión de energía en fábricas que quieren minimizar su impacto ambiental .

EPB en Chattanooga, TN es una empresa de servicios eléctricos de propiedad municipal que inició la construcción de una red inteligente en 2008 y recibió una subvención de $ 111,567,606 del DOE de EE. UU. En 2009 para acelerar la construcción e implementación (para un presupuesto total de $ 232,219,350). El despliegue de interruptores de líneas eléctricas (1170 unidades) se completó en abril de 2012 y el despliegue de medidores inteligentes (172.079 unidades) se completó en 2013. El sistema de fibra óptica de la red inteligente también se utilizó para proporcionar la primera conexión a Internet a velocidad de gigabit para clientes residenciales en los EE. UU. a través de la iniciativa Fiber to the Home, y ahora están disponibles para los residentes velocidades de hasta 10 gigabits por segundo. Se estima que la red inteligente ha reducido los cortes de energía en un promedio del 60%, ahorrándole a la ciudad unos 60 millones de dólares anuales. También ha reducido la necesidad de "recorridos de camiones" para detectar y solucionar fallas, lo que resulta en una reducción estimada de 630,000 millas de manejo de camiones y 4.7 millones de libras de emisiones de carbono. En enero de 2016, EPB se convirtió en el primer sistema importante de distribución de energía en obtener la certificación Performance Excellence in Electricity Renewal (PEER). [124] [125] [126] [127]

Implementaciones de OpenADR

Ciertas implementaciones utilizan el estándar OpenADR para la reducción de la carga y la reducción de la demanda durante los períodos de mayor demanda.

porcelana

El mercado de redes inteligentes en China se estima en $ 22,3 mil millones, con un crecimiento proyectado de $ 61,4 mil millones para el año 2015. Honeywell está desarrollando un piloto y de viabilidad estudio de respuesta a la demanda de China con el State Grid Corp . de China utilizando el estándar de respuesta a la demanda OpenADR . State Grid Corp., la Academia China de Ciencias y General Electric tienen la intención de trabajar juntos para desarrollar estándares para el despliegue de redes inteligentes de China. [128] [129] [130]

Reino Unido

El estándar OpenADR se demostró en Bracknell, Inglaterra , donde el uso máximo en edificios comerciales se redujo en un 45 por ciento. Como resultado del piloto, Scottish and Southern Energy (SSE) dijo que conectaría hasta 30 edificios comerciales e industriales en Thames Valley, al oeste de Londres , a un programa de respuesta a la demanda . [131]

Estados Unidos

En 2009, el Departamento de Energía de EE. UU. Otorgó una subvención de $ 11 millones a Southern California Edison y Honeywell para un programa de respuesta a la demanda que automáticamente rechaza el uso de energía durante las horas pico para los clientes industriales participantes. [132] [133] El Departamento de Energía otorgó una subvención de $ 11,4 millones a Honeywell para implementar el programa utilizando el estándar OpenADR. [134]

Hawaiian Electric Co. (HECO) está implementando un proyecto piloto de dos años para probar la capacidad de un programa de ADR para responder a la intermitencia de la energía eólica. Hawaii tiene el objetivo de obtener el 70 por ciento de su energía de fuentes renovables para el año 2030. HECO brindará a los clientes incentivos para reducir el consumo de energía dentro de los 10 minutos posteriores a la notificación. [135]

Como parte de la Iniciativa de redes inteligentes IEEE , [136] IEEE 2030.2 representa una extensión del trabajo dirigido a los sistemas de almacenamiento de servicios públicos para redes de transmisión y distribución. El grupo IEEE P2030 espera entregar a principios de 2011 un conjunto general de pautas sobre interfaces de redes inteligentes. Las nuevas directrices cubrirán áreas que incluyen baterías y supercondensadores , así como volantes . El grupo también ha elaborado un esfuerzo 2030.1 para redactar pautas para integrar vehículos eléctricos en la red inteligente.

IEC TC 57 ha creado una familia de estándares internacionales que se pueden utilizar como parte de la red inteligente. Estas normas incluyen la norma IEC 61850 , que es una arquitectura para la automatización de subestaciones, y la IEC 61970 / 61968 - Modelo de Información Común (CIM). El CIM proporciona una semántica común que se utilizará para convertir datos en información.

OpenADR es un estándar de comunicaciones de red inteligente de código abierto que se utiliza para aplicaciones de respuesta a la demanda. [137] Se utiliza típicamente para enviar información y señales para hacer que los dispositivos que utilizan energía eléctrica se apaguen durante períodos de mayor demanda.

MultiSpeak ha creado una especificación que admite la funcionalidad de distribución de la red inteligente. MultiSpeak tiene un conjunto sólido de definiciones de integración que admite casi todas las interfaces de software necesarias para una utilidad de distribución o para la parte de distribución de una utilidad integrada verticalmente. La integración de MultiSpeak se define mediante un lenguaje de marcado extensible (XML) y servicios web.

El IEEE ha creado un estándar para admitir sincrofasores : C37.118. [138]

El Grupo Internacional de Usuarios de la UCA analiza y respalda la experiencia del mundo real de los estándares utilizados en las redes inteligentes.

Un grupo de tareas de servicios públicos dentro de LonMark International se ocupa de los problemas relacionados con las redes inteligentes.

Existe una tendencia creciente hacia el uso de la tecnología TCP / IP como una plataforma de comunicación común para aplicaciones de medidores inteligentes, de modo que las empresas de servicios públicos puedan implementar múltiples sistemas de comunicación, mientras utilizan la tecnología IP como una plataforma de gestión común. [139] [140]

IEEE P2030 es un proyecto IEEE que desarrolla un "Borrador de la guía para la interoperabilidad de redes inteligentes de tecnología energética y operación de tecnología de la información con el sistema de energía eléctrica (EPS) y aplicaciones y cargas de uso final". [141] [142]

NIST ha incluido ITU-T G.hn como uno de los "Estándares Identificados para Implementación" para la Red Inteligente "por lo que cree que existe un fuerte consenso entre las partes interesadas". [143] G.hn es estándar para comunicaciones de alta velocidad a través de líneas eléctricas, líneas telefónicas y cables coaxiales.

OASIS EnergyInterop '- Un comité técnico de OASIS que desarrolla estándares XML para la interoperación energética. Su punto de partida es el estándar California OpenADR.

Bajo la Ley de Seguridad e Independencia Energética de 2007 (EISA), el NIST está encargado de supervisar la identificación y selección de cientos de estándares que serán necesarios para implementar la Red Inteligente en los EE. UU. Estos estándares serán remitidos por el NIST al Regulador Federal de Energía. Comisión (FERC). Este trabajo ha comenzado y ya se han seleccionado los primeros estándares para su inclusión en el catálogo de redes inteligentes de NIST. [144] Sin embargo, algunos comentaristas han sugerido que los beneficios que podrían obtenerse de la estandarización de Smart Grid podrían verse amenazados por un número creciente de patentes que cubren la arquitectura y las tecnologías de Smart Grid. [145] Si las patentes que cubren elementos estandarizados de Smart Grid no se revelan hasta que la tecnología se distribuye ampliamente por toda la red ("bloqueada"), podría producirse una interrupción significativa cuando los titulares de patentes busquen cobrar rentas imprevistas de grandes segmentos del mercado.

En noviembre de 2017, la organización sin fines de lucro GridWise Alliance junto con Clean Edge Inc., un grupo de energía limpia, publicaron clasificaciones para los 50 estados en sus esfuerzos por modernizar la red eléctrica. California ocupó el puesto número uno. Los otros estados principales fueron Illinois, Texas, Maryland, Oregon, Arizona, el Distrito de Columbia, Nueva York, Nevada y Delaware. "El informe de más de 30 páginas de GridWise Alliance, que representa a las partes interesadas que diseñan, construyen y operan la red eléctrica, profundiza en los esfuerzos de modernización de la red en todo el país y los clasifica por estado". [146]

  • Control de carga
  • Electranet
  • Amigable con la red
  • Almacenamiento de energía de la red
  • Almacenamiento de energía en el hogar
  • Almacenamiento de energía a gran escala
  • Lista de proyectos de almacenamiento de energía
  • Microrred
  • Medición neta
  • Protocolo de red inteligente abierto
  • Redes inteligentes por país
  • Pueblos inteligentes en Asia
  • Super cuadrícula
  • Vehículo a red (V2G)
  • Planta de energía virtual
  • Rejilla síncrona de área amplia
  • Ciudad inteligente

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