Bidelek Sareak: despliegue de Smart Grid a gran escala en el área metropolitana de Bilbao

Comunicación presentada al III Congreso Smart Grids:

Autores

• Eduardo Navarro, Coordinador de Bidelek Sareak, Iberdrola Distribución Eléctrica
• José Ignacio Hormaeche, Director Gerente, Clúster de Energía del País Vasco

Resumen

En 2016 Iberdrola ha finalizado el despliegue y puesta en marcha de una Smart Grid en el área metropolitana de Bilbao, que moderniza la red de distribución convencional con tecnologías avanzadas de monitorización, información y comunicación y cuyo objetivo es incrementar la eficiencia y seguridad del suministro eléctrico. En el proceso, que se ha prolongado durante los últimos 5 años, se han instalado más de 400.000 contadores inteligentes y 2.000 centros de transformación con diferentes niveles de automatización, además de 3 subestaciones de Alta Tensión conformes a la normativa IEC61850 y un piloto de supervisión avanzada en Baja Tensión. La iniciativa supone un referente mundial por su dimensión, nivel de innovación y su modelo de colaboración público-privada entre Iberdrola (DSO) y el Ente Vasco de la Energía (EVE), que ha permitido traccionar una potente cadena de suministradores y que se apoya en un modelo de negocio con impacto positivo y beneficios para todos los agentes implicados: operadores de distribución eléctrica, proveedores de equipamiento eléctrico y electrónico, usuarios y sociedad en general.

Palabras clave

Smart Grid, Smart Metering, Monitorización, Automatización, Supervisión, Eficiencia, Calidad de Suministro, Estándares Abiertos, Colaboración Público-Privada.

Contexto y antecedentes

Las redes eléctricas están experimentando un salto cualitativo en su proceso de evolución tecnológica hacia un concepto muy diferente en funcionalidad y características, del modelo centralizado tradicional a un nuevo paradigma de red más descentralizada y compleja. Entre las principales tendencias y cambios que están impulsando esta transformación de las redes eléctricas cabe destacar las siguientes:

• Gestión activa de la demanda de energía.
• Consumidores informados y proactivos por la eficiencia (“prosumer”).
• Automatización de la distribución eléctrica (renovación de activos de red).
• Integración de las fuentes de generación renovable (generación distribuida).
• Integración en red de nuevos elementos (sistemas de almacenamiento, vehículo eléctrico, etc.).
• Objetivos medioambientales: reducción de emisiones GEI y de consumos (20-20-20).

En respuesta a estas tendencias y demandas, las Smart Grids o redes eléctricas inteligentes permiten ser más eficientes en el uso de la electricidad (producción, distribución y consumo) y buscan dar inteligencia a los puntos de consumo a través de la instalación de contadores digitales, y a las redes de distribución mediante la instalación de dispositivos y equipos electrónicos inteligentes en los Centros de Transformación y de sistemas de control y comunicación en los niveles superiores de la red, tanto en subestaciones como en los Centros de control de las empresas distribuidoras.

Además de los retos técnicos y logísticos que estas nuevas tecnologías plantean, los principales obstáculos para su despliegue radican en lograr un desarrollo normativo que incentive su implantación y en conseguir mecanismos de financiación adecuados para acometer las inversiones necesarias. La fórmula de los proyectos pioneros de demostración en ámbitos geográficos concretos (en muchos casos en formatos de colaboración público-privada) es una de las vías que está resultando más positiva y con resultados más relevantes para probar las tecnologías en desarrollo. Estos proyectos sirven además para evaluar los riesgos y atenuar las incertidumbres de todos los agentes involucrados, frente a un mercado incipiente y en el que, tanto el marco normativo como los modelos de negocio, aún no están consolidados.

Para la puesta en marcha y desarrollo exitoso de este tipo de proyectos de demostración e implantación de redes eléctricas inteligentes, uno de los factores clave es la involucración de los diversos agentes de la cadena de valor o, en otras palabras, la existencia de un Clúster colaborando en el impulso del proyecto. La experiencia de Euskadi es un buen ejemplo de ello. La cadena de valor más potente y representada en el Clúster de Energía del País Vasco (que cuenta con 78 empresas y entidades asociadas) es la de las Redes eléctricas, englobando en la misma el diseño, fabricación de equipos, instalación y operación de las redes de transporte, distribución y comercialización de energía eléctrica. Euskadi cuenta con un potencial empresarial singular en este campo: comenzando por Iberdrola, empresa de referencia a nivel mundial en distribución de energía eléctrica, pasando por fabricantes de bienes de equipo eléctrico y electrónico de alto nivel tecnológico que compiten a escala internacional, e incluyendo ingenierías, centros tecnológicos, entidades financieras y la propia agencia energética del Gobierno Vasco (EVE).

Para impulsar el desarrollo de las tecnologías Smart Grids, el Clúster de Energía constituyó en 2008 un grupo de trabajo liderado por Iberdrola, con la participación de empresas proveedoras de bienes de equipo y sistemas, así como ingenierías y centros de investigación. Se elaboraron por parte de dicho grupo de trabajo unas detalladas especificaciones técnicas para el desarrollo de las redes inteligentes, que en una segunda fase dieron paso a una apuesta real para demostrar el potencial de estas tecnologías en una aplicación concreta. Así nació “Bidelek Sareak”, una iniciativa conjunta del Gobierno Vasco a través del EVE y de Iberdrola Distribución Eléctrica para desplegar una red inteligente en Euskadi con vocación de convertirse en un referente internacional.

Alcance del proyecto

Bidelek Sareak tiene como objetivo global dotar de redes inteligentes a zonas urbanas y rurales con el fin de incrementar la eficiencia y seguridad del suministro eléctrico. Como punto de partida se abordó la renovación integral de las redes eléctricas del Área Metropolitana de Bilbao, aunque posteriormente se ha extendido el despliegue a otras áreas de Euskadi como la comarca de Lea-Artibai en 2014, lo que ha supuesto una oportunidad para validar la tecnología desarrollada en zonas rurales de poblamiento disperso, así como a la ciudad de San Sebastián y otros municipios de Gipuzkoa a lo largo de 2015.

Constituye un proyecto real con funcionalidades completas de Smart Grids desarrollado en el País Vasco, singular a nivel internacional por su dimensión, alcance, exigencia técnica e innovación y colaboración público-privada.

• Dimensión: supone una referencia en Europa en términos de despliegue de redes inteligentes.
• Alcance: integra todos los niveles de la red inteligente: contadores, Centros de Transformación, subestaciones, Centro de Gestión, abarcando toda la gama de tensiones.
• Innovación: demanda un alto nivel de calidad y prestaciones de productos y sistemas, lo cual exige a los proveedores capacidad de desarrollo e innovación.
• Colaboración: se basa en la colaboración entre Iberdrola, EVE y empresas proveedoras de la cadena de valor (Cluster de Energía).

El proyecto es un ejemplo de alianza público-privada para el desarrollo de las tecnologías inteligentes en la red de distribución eléctrica. EVE aporta al proyecto, además del apoyo financiero, su visión sobre el ahorro y eficiencia energética y sobre la mejora de la gestión de la demanda en los consumidores finales. Iberdrola, por su parte, lidera el proyecto en su dimensión tecnológica y logrará que las áreas objeto de despliegue sean referentes en cuanto a la calidad y eficiencia de sus redes eléctricas, tanto a nivel nacional como internacional.

Para Iberdrola, este proyecto supone una oportunidad de abordar el reto de cumplir la directiva de despliegue de contadores inteligentes (11 millones en 2018) y, en paralelo, de construir un nuevo concepto de redes inteligentes con un enfoque orientado a la calidad del suministro, la eficiencia operativa y la reducción de pérdidas en la red, tanto técnicas como provocadas por acciones fraudulentas, con el gran cambio cultural que ello supone para una compañía distribuidora de electricidad.

La iniciativa ha supuesto una inversión global de 60 millones de euros en el período 2011-2016 para implantar una red eléctrica inteligente integral con las más avanzadas tecnologías de monitorización, información y comunicación, con el siguiente alcance:

• Contadores inteligentes, capaces de transmitir directamente las lecturas periódicas a la empresa de distribución de manera automática y que, en el futuro, en función de los cambios de la regulación, permitirán a los consumidores realizar una gestión eficiente de sus consumos.
• Centros de transformación inteligentes, que conocen la situación de la red, configurados con servicios de tele-gestión, supervisión y automatización, y sobre los que se actúa de forma remota para adaptarla ante cualquier problema o contingencia (alarmas, averías).
• Subestaciones de nueva concepción y automatización de la red aérea, que permiten mayor conocimiento y control sobre las redes eléctricas rurales.
• Generación distribuida para impulsar la incorporación de instalaciones de pequeño y mediano tamaño empleando energías renovables y tecnologías como la cogeneración, y facilitando la integración del vehículo eléctrico.
• Desarrollo y puesta en marcha de sistemas y servicios, que posibilitarán el funcionamiento eficiente de la red y el uso de herramientas de información por parte del usuario que faciliten una mejor gestión de su consumo. Entre estas herramientas se encuentra el portal web Bidelek Sareak, que permite al usuario conocer su patrón de consumo energético y qué posibilidades tiene de optimizarlo.
• Integración de nuevas tecnologías y sistemas para mejorar los niveles de calidad, seguridad y control de la red a todos los niveles de tensión: desarrollo de librerías de comunicación con los equipos de campo, optimización de las comunicaciones PLC, nuevas funcionalidades de supervisión y automatización, balanceo de la red, detección de uso fraudulento y fallas en la red (alta impedancia, fugas a tierras, etc.).

Además, ha generado un importante efecto tractor sobre las empresas suministradoras de equipos y sistemas integradas en la cadena de valor vasca, que han tenido la oportunidad de desarrollar y probar en una aplicación real su oferta de productos y tecnologías para las Smart Grids.

Resultados

Bidelek Sareak es un referente a nivel europeo y mundial de despliegue de Smart Grid a gran escala totalmente completado y operativo.

El resultado más impactante del proyecto es, sin duda, el balance de cifras del despliegue de equipos, sistemas y servicios de red inteligente en Euskadi a lo largo de los últimos 5 años, con sus ventajas e innovaciones tecnológicas asociadas:

• Más de 400.000 Contadores inteligentes instalados, con capacidad de lectura y programación remota, conexión/desconexión, lectura de curva horaria, firmware y desconexión remota.
• Más de 2.300 Centros de transformación mejorados mediante la introducción de diversos niveles de automatización:
  • Operación remota: 470
  • Supervisión: 1.406
  • Completamente automatizados: 430
• Más de 100 Órganos de corte de red (OCRs) instalados, mejorando significativamente el grado de automatización de la red aérea.
• Tres subestaciones de Alta Tensión completamente automatizadas y conformes al estándar IEC61850 ed.2., que proporciona mejoras significativas en cuanto a fiabilidad y tiempos de respuesta, así como algoritmos de identificación de fallas, protecciones remotas, etc.
• Piloto de supervisión en Baja Tensión con 500 Centros de transformación equipados con conectividad a líneas de Baja Tensión y sistemas avanzados de supervisión.
• Portal de información al usuario, que ofrece registros históricos de consumo, comparativas de su evolución en tiempo y entorno, lectura remota on-line, avisos sobre incidencias en la red, servicios de programación de alertas de consumo y demanda, etc., lo que permite a los usuarios gestionar de forma óptima sus consumos y potencia el ahorro energético y la eficiencia.
• Herramientas de Certificación; especificaciones técnicas y de test para la conformidad de equipamiento de red inteligente (interoperabilidad PRIME, certificación de productos y de procesos).

Las principales ventajas de este despliegue masivo van desde la lectura remota y la integración de la información de supervisión de Baja y Media Tensión en el sistema hasta una mayor automatización de la red aérea. Además, el proyecto permite ofrecer un mayor soporte a los consumidores a través del portal web de información, así como una gestión e integración mejorada de todos los elementos del sistema.

La participación de una cadena de proveedores competitiva como la vasca ha sido clave para garantizar el desarrollo tecnológico de sistemas y equipamiento de calidad, el cumplimiento de los estándares abiertos (TCP/IP, IEC-104, HTML, SOAP, XML, IEC-61850) para favorecer la interoperabilidad y los plazos de entrega del suministro.

Una parte representativa del actual despliegue y actualización de la red global de distribución de Iberdrola se basa en productos y sistemas desarrollados en el marco de Bidelek Sareak. A lo largo del proyecto se han diseñado hasta 45 nuevas soluciones hardware y software (85% en campo) en los ámbitos de smart metering, gestión de la red de Baja Tensión, nueva generación de soluciones electrónicas y aparamenta de Media Tensión, nueva generación de subestaciones primarias compactas, comunicaciones para Smart Grids, sistemas y aplicaciones.

Como complemento al despliegue de la red, se ha diseñado y puesto en marcha un showroom en el que se muestran los desarrollos e innovaciones tecnológicas abordados en el proyecto por sus promotores junto a los principales fabricantes del sector de la distribución eléctrica.

Business Case: Beneficios e impacto para los participantes

Bidelek Sareak es un claro ejemplo de proyecto real de Smart grids que genera ventajas y beneficios a todos los niveles:

• Para las empresas eléctricas: los operadores de distribución eléctrica obtienen ventajas muy significativas del despliegue de Smart Grids y de contadores inteligentes en términos de reducción de coste y mejora de eficiencia.
  • Reducción de costes de operación: disminución del Tiempo de Interrupción Equivalente de la Potencia Instalada (TIEPI), reducción de pérdidas técnicas en la red y detección de fraude.
    • Mejora de la calidad de suministro con reducción del TIEPI en un 60%.
    • Reducción de costes de las intervenciones en campo en un 20%.
    • Reducción de pérdidas en red de un 10%.
  • Optimización de inversiones: mayor vida útil de los activos de red por mejoras en su control, gestión y mantenimiento.
    • Incremento de beneficios de un 16% por mejoras de eficiencia e incentivos.
• Para el tejido industrial: el proyecto ha permitido traccionar dentro de la industria vasca una potente cadena de valor de proveedores de sistemas y equipos para la red eléctrica.
  • Mejora competitiva de los fabricantes y proveedores de servicios: impulso a actividades de I+D, proyecto referente y demostrador y refuerzo de la imagen de competitividad en mercados internacionales.
    • Previsión de incremento de la actividad de I+D de las empresas en un 18% para 2018 (2,8 millones de euros adicionales).
  • Efecto tractor sobre nuevas inversiones.
    • Previsión de incremento de facturación para las empresas proveedoras en un 26% para 2018 (24 millones de euros adicionales).
• Para los consumidores: las principales ventajas para los usuarios residen en el ahorro de energía, el acceso a información y nuevos servicios y la posibilidad de una participación más activa en la gestión de su consumo energético. Diversas experiencias piloto y previsiones permiten cuantificar el ahorro energético debido al uso de contadores inteligentes en un mínimo de 2-3% debido, en gran medida, a cambios en los hábitos de consumo por una mayor concienciación de los usuarios.
  • Reducción del consumo y de la factura eléctrica.
    • Ahorro de 3,8 millones de euros anuales en la factura energética vasca.
  • Mayor información y capacidad de gestión del consumo
  • Mejora en la calidad y fiabilidad del suministro de energía eléctrica.
    • Reducción del número de incidencias en un 40%.
    • Disminución de la duración de las incidencias un 16%.
  • Confort y acceso a nuevos servicios.
• Para la sociedad en general: el despliegue de Smart grids reporta importantes beneficios de carácter social y medioambiental, motivados por el mayor grado de concienciación de los usuarios en cuanto a su consumo energético y por las mejoras en la eficiencia de la red eléctrica, que impactan directamente en los niveles de emisiones de CO2.
  • Reducción global del consumo eléctrico.
  • Reducción de emisiones de CO2.
    • Las emisiones de CO2 podrían reducirse en un 25% gracias a las Smart grids y a su contribución a la mejora en la eficiencia energética y a la integración de energías renovables.
  • Creación de empleo.
    • Previsión de creación de 212 empleos directos y cerca de 900 si se consideran los indirectos e inducidos para 2018.
  • Generación de ingresos para la administración pública.
    • Los impuestos por incremento de actividad suponen ingresos de 14M€ para la administración.

Conclusiones

La iniciativa Bidelek Sareak es un referente europeo y mundial de Smart grid plenamente operativa por su dimensión, nivel de innovación y por su modelo de colaboración público-privada entre Iberdrola y EVE. El camino recorrido a lo largo de los últimos 5 años en el desarrollo y despliegue de la red ha permitido extraer interesantes conclusiones y lecciones aprendidas, entre las que cabe destacar las siguientes:

• El liderazgo del Operador de distribución eléctrica, Iberdrola en este caso, constituye un factor clave de éxito en el despliegue de Smart grids, por su papel preponderante en la definición nítida del alcance del proyecto, de sus requisitos técnicos, su modelo económico y de negocio y la planificación de su ejecución.
• La alianza público-privada entre el Operador de distribución y el Gobierno regional ha sido fundamental para impulsar la actividad de I+D en la cadena de proveedores, abordar la ejecución de las inversiones previstas con costes externos muy reducidos, mejorar la infraestructura de distribución eléctrica en el Área Metropolitana de Bilbao y en otras zonas de Euskadi, y generar beneficios para todos los participantes.
• La participación de una cadena de proveedores competitiva como la vasca ha sido clave para garantizar el desarrollo tecnológico de sistemas y equipamiento de calidad, el cumplimiento de los estándares y los plazos de entrega del suministro.
• El portfolio de productos desarrollados en colaboración entre Operador-Institución-Fabricantes, aplicando tecnologías innovadoras para la monitorización y gestión de datos con el objetivo de mejorar la calidad del suministro, ha sido otra de las claves del éxito del despliegue.
• El amplio enfoque hacia la integración de sistemas, centrado en la aplicación de especificaciones y estándares abiertos por su contribución a la interoperabilidad, así como hacia tecnologías no cortoplacistas, se ha revelado como acertado a la vista de los resultados obtenidos.
• El proyecto ha motivado una revolución en Iberdrola, no sólo a nivel tecnológico, sino en su propio modelo organizativo y de operación, con significativas mejoras en sus parámetros de rendimiento del suministro y de servicio al usuario. Además, constituye un primer paso hacia objetivos más ambiciosos, como las redes integralmente activas (automatización de Baja Tensión, recursos energéticos distribuidos, gestión de la demanda, etc.).