Investigación Smart Grid
HumbertoADocumentos de Investigación23 de Mayo de 2022
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Índice
Introducción 3
Objetivo 3
Resultado 3
Marco conceptual 4
Definición de conceptos 4
Red Eléctrica Inteligente (Smart Grid) 4
Red Eléctrica Nacional 5
Domótica 5
Redes de área amplia de baja potencia 6
Marco referencial 7
Marco teórico 7
Sistema de Gestión de Energía (SGEn) 7
Gestión de la energía eléctrica 7
Redes inteligentes en México 8
Internet de las cosas 9
Tecnología Long Range WAN (LoRaWAN) 10
Diagnóstico de la situación problemática 12
Metodología para la solución de la problemática 12
Conclusión 16
Fuentes bibliográficas 17
Introducción
En las últimas décadas, la demanda de energía eléctrica se ha incrementado debido principalmente al aumento poblacional y los consecuentes niveles crecientes en el consumo, sin embargo, la red eléctrica tradicional muestra signos de envejecimiento, por lo que resulta necesaria la aplicación de desarrollos tecnológicos orientados a la mejora de las condiciones de la red. Actualmente la mayoría de los procesos utilizados para la generación de energía, en particular la eléctrica, no son sustentables, puesto que su huella de carbono radica en las constantes emisiones de dióxido de carbono hacia la atmósfera, produciendo efectos indeseables en el calentamiento global.
La necesidad de que las instalaciones eléctricas de baja tensión sean más seguras para las personas y sus propiedades puede efectuarse con la utilización de una red eléctrica inteligente (Smart Grid). De acuerdo con la Ley de la Industria Eléctrica el termino Smart Grid se define como la “Red Eléctrica que integra tecnologías avanzadas de medición, monitoreo, comunicación y operación, entre otros, a fin de mejorar la eficiencia, confiabilidad, calidad y seguridad del Sistema Eléctrico Nacional”.
En la sección II del artículo 14 de esta ley, se indica que el programa de desarrollo del Sistema Eléctrico Nacional “incluirá los elementos de la Red Eléctrica Inteligente que reduzcan el costo total de provisión del suministro eléctrico o eleven la eficiencia, confiabilidad, calidad y seguridad del Sistema Eléctrico Nacional, de forma económicamente viable. [1]
Desde el punto de vista técnico el término Smart Grid se utiliza para referirse a la red de distribución eléctrica inteligente. Se definen como inteligentes las redes bidireccionales, capaces de transmitir electricidad en ambos sentidos. Esto permite, entre otras cosas, que las viviendas y los distintos negocios puedan convertirse en un momento dado en pequeños productores de electricidad y no ser solo consumidores como hasta ahora.
Objetivo
Describir la incorporación de “inteligencia” en redes eléctricas en México para la integración de tecnologías más accesibles donde se incluirá elementos de la Red Eléctrica Inteligente (Smart Grid) para mejoramiento de medición, monitoreo comunicación y operación de la Red Eléctrica Nacional.
Resultado
Definir el sistema Smart Grid en México, para el mejoramiento de la Red Eléctrica Nacional junto con su monitoreo, comunicación y operación.
Marco conceptual
Definición de conceptos
Red Eléctrica Inteligente (Smart Grid)
La industria eléctrica está cada vez más llamada a una transformación: una evolución de una red centralizada a una más derivada que exija una mayor interactuación por parte del consumidor. Aquí es donde entran en juego las Smart Grids, o redes inteligentes, que prometen cambiar el modelo de negocio y su relación con todos sus integrantes, desde las eléctricas al consumidor final.
Resumidamente, La Red Eléctrica Inteligente se refiere a la clase de tecnología que las personas están utilizando para desarrollar los sistemas eléctricos del siglo XXI.
Una Smart Grid incorpora, frente a las redes tradicionales, la tecnología digital necesaria para que una comunicación fluida en ambas direcciones tenga lugar entre la instalación y el usuario. Es decir, es inteligente. Una Smart Grid usa herramientas informáticas y domóticas, así como la tecnología más puntera y el equipamiento más innovador, para dar una respuesta en firme a la volátil demanda de electricidad.
Puede integrar de forma eficiente el comportamiento y las acciones de todos los usuarios conectados a ella, de tal forma que se asegure un sistema energético sostenible y eficiente, con bajas pérdidas y altos niveles de calidad y seguridad de suministro [2].
En pocas palabras, una Smart Grid es una red en la que los circuitos hablan, y que es capaz de vigilar su consumo. Se trata de una instalación en la que el consumo será visible en todo momento y en la que se podrá monitorizar y medir el comportamiento eléctrico de cada uno de los aparatos que están conectados a la infraestructura.
Para llevar todo esto a cabo, las Smart Grids incorporarán un sistema informático automatizado, capaz de responder automáticamente a las fluctuaciones de la producción de la energía, pero también de la demanda. Así, se alcanzará una situación en la que tanto el usuario final como el distribuidor cuenten con más información acerca del consumo, y en la que se haga un uso más responsable en todo el ciclo: desde las plantas generadoras hasta el sistema doméstico [3].
Las características básicas de las Smart Grids son:
- Flexible
Flexible y adaptable a las necesidades cambiantes del sistema.
- Bidireccional
Intensiva y segura en la utilización de las infraestructuras.
- Inteligente y segura
Capaz de operarse y protegerse con seguridad y simplicidad.
Disponibilidad de la información necesaria en tiempo real.
- Eficiente
Permite satisfacer las necesidades energéticas minimizando las necesidades de nuevas infraestructuras.
- Abierta
Permite integrar de forma segura las energías renovables.
Facilita el desarrollo de los mercados eléctricos.
Permite crear nuevas oportunidades de negocio.
- Sostenible
Respetuosa con el medio ambiente.
Socialmente aceptada.
Red Eléctrica Nacional
La Ley de la Industria Eléctrica define a Red Nacional de Transmisión: Sistema integrado por el conjunto de las Redes Eléctricas que se utilizan para transportar energía eléctrica a las Redes Generales de Distribución y al público en general, así como a los sistemas eléctricos extranjeros que determine la Secretaría.
La Red Nacional de Transmisión comprende las instalaciones con nivel de tensión mayor o igual a 69 kV ubicadas en el Sistema Eléctrico Nacional.
En el Manual de Modelos de Red Eléctrica se describe el modelo de red física que representa los parámetros eléctricos y la topología de los elementos de la Red Nacional de Transmisión.
El CENACE tiene la responsabilidad de actualizar el Modelo de la Red Física coordinando con los Transportistas, Distribuidores y los Participantes del Mercado para la obtención de los parámetros de los elementos y considerando las características propias de cada uno de los sistemas eléctricos que integral al Sistema Eléctrico Nacional [4].
Domótica
Según esta fuente de qué es domótica y su definición nos encontramos con lo siguiente:
“Conjunto de sistemas que automatizan las diferentes instalaciones de una vivienda”. Pero para ampliar un poco más la definición se puede afirmar que:
“La domótica es el conjunto de tecnologías aplicadas al control y la automatización inteligente de la vivienda, que permite una gestión eficiente del uso de la energía y que facilita la comunicación entre el usuario y un sistema de objetos conectados dentro de la misma”.
Dicho de esta forma, quizá suena más complicado de lo que es, pero la domótica como tal, es muy sencilla. Los objetos conectados a los que hace referencia la definición son todos los dispositivos que tengas en casa con conexión a internet. Y el principal objetivo de esta tecnología es mejorar la calidad de vida y la comodidad de los usuarios, pero no sólo eso, sino que además facilita una gestión eficiente de la energía, lo que se refleja en un ahorro en la factura [5].
Redes de área amplia de baja potencia
Las redes de área amplia de baja potencia (LP-WAN), son una tecnología diseñada para ambientes M2M, especializada en la interconexión inalámbrica por radio frecuencia de dispositivos de ancho de banda reducido, con un enfoque hacia alto rango y eficiencia energética [6]. Con requerimientos de bajo consumo de energía, gran alcance y menor costo que otras redes, las LP-WAN están pensadas para habilitar esa gama de aplicaciones industriales, comerciales y civiles, que estaban limitadas por problemas de presupuesto y energía.
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