Optimización de la producción de energía con las últimas tecnologías de redes inteligentes

Las nuevas tecnologías están dando forma a la forma en que producimos, distribuimos y consumimos energía. La tecnología de red inteligente, una parte integral de la transformación digital de la energía, promete modernizar el sistema eléctrico tradicional con una infusión de inteligencia digital que ayuda a los proveedores de energía a pasar a la energía limpia y reducir las emisiones de carbono.

Solo en Estados Unidos se han instalado cerca de 10 000 unidades de generación eléctrica, conectadas por más de 300 000 millas de líneas de transmisión y con una capacidad de generación de más de un millón de megavatios. Pero la importación de tecnologías inteligentes trasciende a los servicios; las redes inteligentes también permiten a los consumidores controlar su consumo de energía.

Históricamente, la red eléctrica ha sido una calle de sentido único. Las estaciones generadoras de energía producen electricidad y luego la distribuyen a los consumidores. El sistema es en gran medida pasivo, con poca información en tiempo real sobre el uso y la demanda.

Las redes inteligentes dan la vuelta a este modelo. Una red eléctrica inteligente es una red eléctrica digital que suministra energía a los consumidores mediante una comunicación bidireccional interactiva, lo que permite un suministro de energía automatizado y avanzado y una letanía de oportunidades para que los consumidores controlen su uso y costes de electricidad.

Las redes inteligentes se basan en varios componentes, cada uno de los cuales desempeña un papel para garantizar un funcionamiento fluido en las operaciones:

• Contadores inteligentes: los contadores inteligentes miden el consumo de energía en tiempo real en el extremo del consumidor, proporcionando información detallada sobre los patrones de consumo tanto al consumidor como al proveedor de energía.
• Sensores y dispositivos de automatización: se instalan en toda la red para monitorizar la tensión, la corriente y la capacidad de carga (entre otras métricas). Pueden ajustar automáticamente los parámetros para evitar sobrecargas y apagones prolongados a gran escala.
• Redes de comunicación: la columna vertebral de cualquier red inteligente, las redes de comunicación facilitan la transmisión de datos entre varios componentes, incluidos sensores, dispositivos automatizados y centros de control. Los sistemas de transmisión pueden ser por cable o inalámbricos y utilizar una variedad de protocolos y tecnologías de comunicación (por ejemplo, Wi-Fi, Z-Wave, Zigbee y 4G/5G).
• Software y análisis: las redes inteligentes generan cantidades masivas de datos. Para gestionar, analizar e interpretar estos datos, las empresas de servicios públicos utilizan software avanzado y herramientas de análisis. Este software, y los conocimientos que proporciona, pueden ayudar a los proveedores a predecir patrones de demanda, identificar posibles problemas y optimizar la red de distribución.

Los sistemas avanzados de gestión energética, como las redes inteligentes, pueden aprovechar una serie de tecnologías para ayudar a los consumidores y a las empresas de servicios públicos a realizar un seguimiento del consumo energético.

Una de estas tecnologías es la infraestructura de medición avanzada (AMI). La AMI mide, recopila y analiza el uso de energía de contadores inteligentes de electricidad, gas y/o agua de forma programada y predefinida. A continuación, los datos se envían a los consumidores y a las empresas energéticas para su monitorización y facturación, lo que proporciona a todas las partes una comprensión clara de los patrones de consumo y permite un uso más eficiente de la energía.

La gestión de respuesta a la demanda (DRM) es otro tipo de tecnología de red inteligente. Gracias a los modelos de precios en tiempo real, en los que los precios de la electricidad aumentan durante los períodos de alta demanda, la DRM prioriza la gestión de la demanda, animando a los consumidores a reducir su consumo de energía durante los momentos de máxima carga.

Las unidades de medición fasorial (PMU) monitorizan las ondas eléctricas en la red eléctrica utilizando una fuente de tiempo común para la sincronización. La sincronización horaria permite a las empresas de servicios públicos tomar medidas en múltiples ubicaciones dentro del sistema de distribución y combinarlas para obtener una imagen completa del estado del sistema.

Los proveedores de energía también pueden utilizar tecnologías de vehículo a red (V2G),también conocidas como integración de vehículo a red (VGI). Las baterías de los vehículos eléctricos son sistemas de almacenamiento de energía particularmente eficientes. Los sistemas V2G se benefician de esa eficiencia transfiriendo la energía no utilizada del vehículo a la red inteligente, ayudando a equilibrar los picos de consumo de electricidad y reduciendo la sobrecarga de la red durante las horas punta.

La tecnología de red inteligente tiene innumerables beneficios, como una mayor eficiencia y fiabilidad de la red y una fácil integración con fuentes de energía renovables. Sin embargo, para maximizar realmente los beneficios de una red inteligente, las compañías de Power®  deben implementar estrategias efectivas de optimización como Estrategia. Para aprovechar al máximo su sistema de red inteligente, debe hacer lo siguiente:

Confiar en el análisis

Aprovechar los análisis avanzados puede ayudar a predecir y gestionar el suministro y la demanda de energía de forma más eficaz. La inteligencia artificial (IA) y la tecnología de machine learning (ML) pueden analizar grandes cantidades de datos para obtener conocimientos sobre los patrones de consumo de energía, los períodos de máxima demanda y el rendimiento de la red.

Los servicios pueden aprovechar estos conocimientos para optimizar las operaciones de la red, mejorar la precisión de la previsión de carga, mejorar la eficiencia energética e identificar oportunidades para actualizaciones de infraestructura. Además, los algoritmos de IA pueden permitir la toma de decisiones inteligentes y la automatización, facilitando una gestión óptima de la red y reduciendo los costes operativos.

Monitorice los datos de la red en tiempo real e implemente el mantenimiento predictivo

Mediante sensores, análisis y algoritmos de ML, los servicios pueden monitorizar los componentes de la red (por ejemplo, transformadores, subestaciones y líneas eléctricas) en tiempo real. Y la monitorización de la red en tiempo real es vital para optimizar la tecnología de red inteligente.

Le permite identificar y rectificar inmediatamente fallos, posibles fallos y problemas de calidad de la energía. También le ayudará a implementar un programa de mantenimiento predictivo (PdM), que programa de forma proactiva las actividades de mantenimiento para reducir el tiempo de inactividad y mejorar la fiabilidad general de la red.

Además, los conocimientos basados en datos obtenidos del seguimiento de la red puede utilizarse para optimizar las estrategias operativas, identificar las zonas con mayores pérdidas de energía y reducir las ineficiencias del sistema. También le ayudarán a responder rápidamente a los cambios en la demanda de electricidad, garantizando un suministro constante.

Integre recursos energéticos distribuidos (DER)

La integración de los DER, incluidas las fuentes de energía renovables como los sistemas fotovoltaicos (es decir, los paneles solares), las turbinas eólicas y los sistemas de almacenamiento de energía, en la red puede hacerla más sostenible y resiliente. Estos sistemas de generación distribuida pueden devolver el exceso de electricidad a la red y reducir la dependencia de las centrales eléctricas tradicionales basadas en combustibles fósiles.

Las empresas de servicios públicos también pueden utilizar técnicas como algoritmos inteligentes de optimización de red para equilibrar la naturaleza intermitente de las fuentes de energía renovables y garantizar la estabilidad de la red. Además, la utilización de DER promueve la producción local de energía y reduce las pérdidas de transmisión, lo que mejora la resiliencia general de la red.

Implemente medidas de ciberseguridad y protección de datos

Dado que las redes inteligentes dependen en gran medida de los sistemas interconectados y del intercambio de datos, son vulnerables a los ciberataques. La implementación de medidas integrales de ciberseguridad y privacidad de datos protegerá la integridad y la topología de la red y garantizará un servicio continuo.

Las estrategias de optimización deben incluir protocolos de cifrado sólidos, segmentación de redes, sistemas de detección de intrusiones y auditorías de seguridad periódicas.

Además, preservar la protección de datos es crucial a la hora de recopilar y utilizar información confidencial, como patrones de consumo y datos personales. Dar prioridad a la ciberseguridad y la protección de datos le ayudará a mantener la confianza y la confianza de sus consumidores, lo que facilitará una adopción más amplia de la tecnología inteligente de redes.

Maximice la resiliencia de la red con microrredes

En un momento en el que los desastres y las emergencias relacionados con el clima van en aumento, es primordial mejorar la red inteligente para lograr la máxima resiliencia. El uso de microrredes (sistemas autosuficientes capaces de generar y distribuir energía de forma independiente) puede proporcionar una ventaja significativa.

Las microrredes pueden integrarse de manera fluida en la infraestructura de la red principal y pueden funcionar de forma autónoma durante los cortes de energía, lo que garantiza que las comunidades y las instalaciones críticas tengan acceso a la electricidad. La coordinación de las microrredes y la red principal facilitará el equilibrio de carga y la utilización de recursos y minimizará las interrupciones.

Utilice sistemas de almacenamiento de energía para aumentar la flexibilidad de la red

El almacenamiento de energía en red implica almacenar el exceso de electricidad para su uso posterior mediante baterías, volantes de inercia, supercondensadores y almacenamiento hidroeléctrico por bombeo.

Las tecnologías de almacenamiento de energía permiten la recuperación y el almacenamiento eficientes del exceso de electricidad generado por fuentes renovables durante los períodos de menor demanda. La implementación de sistemas de almacenamiento de energía en toda la red puede ayudar a las empresas de servicios públicos a equilibrar la oferta y la demanda, mitigar las fluctuaciones y garantizar un suministro eléctrico estable y fiable.

Además, el almacenamiento de energía aumenta la flexibilidad de la red, ya que permite a las compañías eléctricas almacenar electricidad en los periodos de baja demanda y liberarla en las horas punta, lo que reduce la presión sobre la red y minimiza la necesidad de generar energía adicional.

Instalesi stemas de automatización y control de red

Los sistemas inteligentes de gestión de la distribución que automatizan los componentes de la red inteligente (como subestaciones y alimentadores) pueden monitorizar y controlar los flujos de energía, equilibrar las cargas y minimizar las pérdidas. Y las tecnologías de conmutación automatizada y autorreparación permiten una rápida detección y aislamiento de fallos, lo que reduce la duración de las interrupciones.

Solo podemos esperar que la rápida evolución de los sistemas energéticos continúe, y tal vez incluso se acelere, hacia un "internet de la energía", en el que los dispositivos inteligentes (como los sistemas domóticos) se comuniquen con la red inteligente para optimizar el uso de la energía a un nivel aún más granular.

IBM® Maximo Application Suite puede ayudar a su empresa a llegar más rápido. Es una plataforma integrada que ayuda a los proveedores de servicios a optimizar el rendimiento, agilizar las operaciones diarias de los servicios públicos y simplificar la transición a la red inteligente. Utilizando una plataforma integrada con IA y basada en la nube, Maximo ofrece capacidades de CMMS, EAM y APM que producen análisis avanzados y ayudan a las empresas de servicios públicos a tomar decisiones más inteligentes y basadas en datos.

La tecnología de las redes inteligentes cambia radicalmente la forma en que interactuamos con los sistemas eléctricos y el mercado de la electricidad en el siglo XXI. Nos permite ser más conscientes de nuestro uso de la energía y tomar decisiones más inteligentes, lo que nos permite construir un futuro energético más sostenible. Y con el enfoque adecuado, todos podemos formar parte de la revolución.