Smart Grid Communications

1. Smart Grid Communications Javier Alejandro Sáenz Leguizamón Maestría en Telecomunicaciones Universidad Nacional de Colombia

2. ¿Que son Smart Grids? • Definición: Una red inteligente genera y distribuye electricidad de una forma más efectiva, económica, segura y en forma sostenible incorporando tecnologías, productos y servicios, de generación, transmisión y distribución hasta los equipos del consumidor final utilizando tecnologías avanzadas de sensores, comunicaciones y tecnologías de control.” Figura 1. http://www.hitachi.com/environment/showcase/solution/energy/smartgrid.html

3. ¿Por qué Smart Grids? Problemas de la red eléctrica. • Apagones • Envejecimiento • Eficiencia Figura 2. Seminario Redes Inteligentes, http://www.rcgsas.com/Documentos/Seminario/SRI-UN_s02.pdf

4. Objetivos Figura 3. http://www.endesa.com/es/conoceendesa/lineasnegocio/principalesproyectos/Paginas/Malaga_SmartCity.aspx

5. La Red Actualmente Figura 4. http://www.rcgsas.com/Documentos/Seminario/SRI-UN_s01.pdf

6. La Red Futuro Figura 5. http://www.rcgsas.com/Documentos/Seminario/SRI-UN_s01.pdf

7. Modelo de Referencia Figura 6. INTERNATIONAL TELECOMMUNICATION UNION, “Deliverable on Requirements of communication for smart grid.” pp. 1-81, 2011.

8. Requerimientos del Área de Comunicaciones • Integración • Transporte basado en IP • Alta capacidad de Tráfico. • Funciones de monitoreo y administración • Calidad del servicio. • Seguridad • Estandarización y regulación.

9. Infraestructura de Comunicaciones • Funciones Fundamentales: • Medición • Transmisión • Control. Figura 7. Yu, R. et al. 2011. Cognitive Radio Based Hierarchical Communications Infrastructure for Smart Grid. IEEE Network. 25, 5 (2011), 6-14.

10. Infraestructura de Comunicaciones Las redes inteligentes hará uso de muchas tecnologías usadas y probadas en aplicaciones para otras industrias: • Redes inalámbricas. • WiFi • Wimax • ZigBee • Etc. • Redes de sensores. • Protocolos de seguridad y redes

11. Advanced Metering Infrastructure (AMI). AMI es un elemento clave en las redes inteligentes debido a que proporciona información precisa y en tiempo real a los consumidores, los cuales cantidad de energía utilizando para que sean podían controlar su consumo de energía. Las industrias de energía tienen grandes expectativas en esto debido a sus grandes ventajas como precisión y mejora de los procesos de lectura y control de los medidores en línea, sin ​​embargo, se ven contrarrestados por crecientes problemas de seguridad cibernética

12. Seguridad Dada la necesidad de la integración de las TICs con la red eléctrica, es de vital importancia asegurar la confiabilidad y seguridad de la red eléctrica. De acuerdo con Kosut, O. et al, las actuales investigaciones en y estándares propuestos concluyen que la seguridad en las redes inteligentes dependerá en gran medida a las tecnologías de autenticación, autorización y privacidad. Figura 8. INTERNATIONAL TELECOMMUNICATION UNION 2011. Deliverable on Requirements of communication for smart grid.

13. Privacidad Los medidores inteligentes también tienen consecuencias no deseadas para la privacidad de los clientes. Información de uso de la energía almacenada en el medidor y se distribuye después de que actúa como un rico en información de canal lateral, dejando al descubierto los hábitos de consumo y comportamientos. Ciertas actividades, como ver la televisión, tienen detectables firmas de consumo de energía. La historia ha demostrado que cuando los incentivos financieros o políticos se alinean, las técnicas de minería de datos de comportamiento va a evolucionar con rapidez para que coincida con los deseos de aquellos que explotan a esa información.

14. Estandarización • La mayoría de los estándares de comunicación actuales en el sistema de energía eléctrica se han desarrollado para propósitos especiales. • Hay demasiados tipos de estándares de comunicación ahora. • Son incompatibles. Identificación de Estándares: La identificación de las normas y protocolos que soportan la interoperabilidad, es un elemento clave para los desarrollos y la puesta en marcha de las redes inteligentes

15. Estandarización Tabla 1. Estándares identificados por el NIST.

16. Escenario Colombiano • Con el fin de suplir la demanda de energía Colombia tiene en su mayoría sistemas de generación hidráulicos y termales. Las plantas de energía usan combustible fósil como gas natural, carbón, diesel, etc. Figura 9. Boletín- Evolución Variables de GeneraciónFebrero de 2012:http://www.siel.gov.co/portals/0/boletin-Febrero 2012.pdf

17. Escenario Colombiano El Proyecto Nacional de Redes Inteligentes es el desarrollo de la primera fase de las actividades dentro del marco definido por Colombia Inteligente. XM Compañía de Expertos en Mercados,  CIDET (Centro de Investigación y Desarrollo Tecnológico del Sector Eléctrico), COCIER (Comité Colombiano de la Comisión de Integración Energética Regional), CNO (Consejo Nacional de Operación), CAC (Comité Asesor de Comercialización) y CINTEL (Centro de Investigación de las Comunicaciones) vienen estructurando una propuesta de proyecto cuyo objetivo es establecer concertadamente con las principales empresas del sector eléctrico y demás actores relacionados, un marco de lineamientos, políticas y estrategias para el desarrollo óptimo de las redes inteligentes en el sistema eléctrico colombiano pero orientado a los retos del país considerando los beneficios y costos esperados.

18. Estándares para la fabricación de medidores El equipo eléctrico utilizado en Colombia normalmente cumple con los estándares internacionales, los cuales son traducidos y adaptados por el ICONTEC. En cuanto a las normas de equipo de medición, el ICONTEC se ocupa de las cuestiones de normalización relativos a los contadores de electricidad y equipos eléctricos de control de carga, tales como contadores de energía activa, medidores de energía reactiva, los indicadores de demanda máxima, telemedida para el consumo y la demanda, equipos para la lectura remota , interruptores horarios y el equipo de control de la carga y las tarificación

19. Regulación del precio de la energía en Colombia En Colombia, los precios de la energía se controlan mediante el tipo de cliente. El mercado eléctrico colombiano se divide en dos: Segmentos regulados cubren los usuarios industriales, comerciales y residenciales de energía cuya demanda es inferior a 0,5 MW. En el mercado no regulado, los consumidores con una mayor demanda de energía de 0.5 MW puede negociar libremente y contratar su suministro en el mercado mayorista directamente o a través de entidades comerciales, distribuidores o productores. La ley colombiana ordena que tiene que haber libre competencia y que el usuario final debe elegir su distribuidor, lo que en la práctica no ha ocurrido.

20. Consideraciones de la implementación en Colombia Colombia es un país donde el 70% de la población es de bajos ingresos y un número considerable de personas, viven en asentamientos precarios y por lo general sólo se utilizan alrededor de 4 o 5 bombillas y un televisor., La implementación de las redes inteligentes no sólo puede lograrse mediante la automatización de las redes eléctricas, sino que el usuario se convierta en un participante integral y activo. Tal vez el aspecto más interesante de la red inteligente y los sistemas de AMI es que para mejorar la eficiencia, no sólo se reduce la contaminación, sino también el consumo per cápita.