Comunicación presentada al III Congreso Smart Grids:
Autores
- Antonio Marqués, Director de tecnología, ETRA I+D
- Lola Alacreu, Jefe de proyecto, ETRA I+D
- Lucas Pons, Jefe técnico de proyecto, ETRA I+D
Resumen
En esta comunicación se explica cómo nuevos modelos de negocio y servicios pueden beneficiar a todos los actores de la Smart Grid y el mercado energético, dando lugar a redes de distribución más seguras y estables y energía más limpia y asequible. Se presenta el caso de éxito del proyecto H2020 NOBELGRID que, con un presupuesto de 14M€ y liderado por la empresa ETRA, agrupa a 21 entidades de 11 países en el desarrollo y demostración de nuevas herramientas TIC y modelos de negocio que mejoren toda la cadena de valor de la energía, facilitando la participación activa de todos los actores del mercado energético, dando mayor poder y protección al ciudadano. Las soluciones desarrolladas durante el proyecto serán desplegadas y evaluadas en condiciones reales en cinco demostradores europeos en Bélgica, Reino Unido, Italia, España y Grecia, involucrando a todos los participantes de la Smart Grid y teniendo en cuenta diferentes condiciones legislativas, climatológicas, técnicas y sociales.
Palabras clave
NOBELGRID, Smart Grid, Smart Meter, Ciudadano, Prosumidor, Modelos de Negocio
Introducción
La Unión Europea se ha comprometido a reducir las emisiones de gases de efecto invernadero en un 20% en 2020 y 40% en 2030 respecto a 1990 y a alcanzar una cuota de renovables del 20% en 2020 y al menos un 27% en 2030. Estos objetivos tienen como finalidad ayudar a los países de la Unión Europea a alcanzar un sistema energético más competitivo, seguro y sostenible. Para ello, cambios sustanciales, cualitativos – tanto en términos de tecnología como de modelos de negocio – son necesarios para que las mejoras conseguidas hasta el momento sean sostenibles y altamente escalables en el tiempo para que se puedan cumplir los ambiciosos objetivos de la UE.
En este contexto, el proyecto H2020 NOBEL GRID, con un presupuesto de 14M€ y 21 entidades de 11 países, lideradas por la empresa ETRA, está desarrollando nuevas herramientas y modelos de negocio que permitirá a todos los ciudadanos europeos beneficiarse de una red de distribución más segura y estable, fomentando la integración de fuentes de energía renovable distribuidas, y una mayor participación del consumidor y ‘prosumidor’ final en el mercado energético. El proyecto comenzó el 1 de enero de 2016 y se estima que finalice a mediados de 2018.
El Proyecto NOBELGRID
El proyecto NOBELGRID tiene como objetivo desarrollar y demostrar a gran escala nuevas soluciones y modelos de negocio que faciliten la integración de fuentes de energía renovable distribuida y proporcionen redes de distribución más robustas, seguras y sostenibles.
Este artículo se centra en la descripción de los desarrollos que se están llevando a cabo dentro del proyecto NOBELGRID, y que se desplegarán y demostrarán en condiciones reales en cinco sitios pilotos europeos. Estas soluciones permitirán a todos los actores del mercado energético beneficiarse de las ventajas de una Smart Grid más sostenible, asequible y segura y que permitirá alcanzar los objetivos de la Unión Europea mencionados anteriormente.
Arquitectura
Durante la primera etapa del proyecto NOBELGRID se ha definido la arquitectura del sistema global, empleando el modelo SGAM, (Smart Grid Architecture Model) definido por CEN-CENELEC-ETSI como guía para elaborar las especificaciones del proyecto. A través de este esquema, se han modelado los casos de uso que sostienen los objetivos de NOBEGRID, así como la arquitectura TIC que garantiza la aplicación de los casos de uso definidos en la primera etapa del proyecto. Esto incluye información acerca de los componentes, protocolos de comunicación y modelos de datos que componen la arquitectura TIC.
Para gestionar adecuadamente la complejidad de la arquitectura del proyecto NOBELGRID, se han definido cuatro subsistemas principales: (i) un nuevo Smart Meter para prosumidores que proporciona funcionalidades avanzadas, (ii) un cuadro de mandos para la gestión y control de la red de distribución (G3M), (iii) una herramienta para ESEs (Empresas de Servicios Energéticos), agregadores, cooperativas y comercializadoras de energía (DRFM cockpit); (iv) Una App para consumidores y prosumidores, industriales y domésticos (EMA App).
En las siguientes secciones de esta comunicación, se describen estos cuatro subsistemas.
Además, en la primera etapa del proyecto se han especificado adicionalmente los requerimientos sobre seguridad que debe cumplir la arquitectura de NOBELGRID, utilizando las guías de seguridad NISTIR 7628 (Guidelines for Smart Grid Cybersecurity). En estos momentos se están examinando las implicaciones de la privacidad de esta arquitectura a través de la evaluación del impacto de la protección de datos (Data Protection Impact Assessment – DPIA), con el objetivo de definir un conjunto de controles de privacidad adecuado, en lo que se refiere a la información personal de los usuarios que forma parte de los distintos desarrollos del proyecto.
El nuevo y avanzado contador inteligente con funcionalidades extendidas
La Unión Europea tiene como objetivo sustituir antes del año 2020 al menos el 80% de los contadores actuales por contadores inteligentes (o Smart meters), por lo tanto, se están convirtiendo en el equipamiento que más abundan en las redes de distribución. En NOBELGRID se presenta una nueva solución que abordará nuevos objetivos y funcionalidades extendidas mediante el uso de un nuevo diseño de Smart meter, basado en el concepto de contador inteligente desagregado – Unbundled Smart Meter (USM).
La arquitectura del USM es una sistematización donde las funcionalidades del contador inteligente se agrupan adecuadamente en dos componentes integrados:
- Smart Metrology Meter (SMM), un contador inteligente con servicios de metrología y otras funcionalidades fijas, así como funcionalidades en tiempo real estricto, que actúa como una «caja negra» con datos almacenados que pueden ser eliminados solamente después de un tiempo requerido, y,
- Smart Meter eXtension (SMX), una extensión del contador inteligente que proporciona funcionalidades y servicios energéticos avanzados, proporcionando beneficios a todos los actores de la red, y principalmente al consumidor y prosumidor final.
El nuevo concepto de USM se demostrará en el proyecto NOBELGRID de dos maneras: a) integrando contadores comerciales existentes con una extensión del contador inteligente independiente (SMX) y b) mediante el diseño del SMM y SMX en una sola unidad, llamada SLAM (Smart Low Cost Smart Meter).
Estos equipos, SMX/SLAM, además de funcionar como contadores inteligentes, proporcionan de manera complementaria funcionalidades que normalmente se asocian a otros tipos de equipos como por ejemplo:
- Proveen de información más exacta sobre la calidad del suministro, lo que le permite una mayor precisión en la detección de problemas o fraudes.
- Facilitan a los ciudadanos poder participar en la gestión activa de la demanda sin tener que adquirir, instalar o configurar elementos adicionales.
- Utilizan la flexibilidad de la demanda para solventar problemas puntuales de suministro, así como retrasar o evitar nuevas inversiones innecesarias en infraestructura.
- Integran de forma adecuada la producción de energía renovable en la red de distribución sin afectar el correcto suministro.
- Emplean canales de comunicación directos con los usuarios que facilitan las tareas de mantenimiento de la red.
- Ofrecen servicios energéticos adicionales (mantenimientos automáticos, tarifas reguladas, gestión de infraestructuras, etc.).
Cuadro de mandos para la Gestión, Control y Mantenimiento de la red de distribución (G3M)
El cuadro de mandos para la Gestión, Control y Mantenimiento de la red de distribución desarrollado dentro del proyecto NOBELGRID, es el punto de acceso para el operador de la red de distribución al conjunto de funcionalidades y servicios ofrecidos por el proyecto.
El componente principal de este sistema es una interfaz web que engloba todas las funcionalidades requeridas para una gestión y explotación de la red de distribución de forma eficiente, como por ejemplo: la gestión de contadores inteligentes, el control e información de cortes de suministro, información geoespacial y gestión de activos, gestor de mantenimiento y operarios, gestión de información de y al cliente, entre otros. Todos estos servicios se encuentran integrados en una única interfaz de usuario lo que permite al operador de red monitorizar y controlar la red de distribución desde distintas perspectivas.
Este cuadro de mandos se basa en estándares existentes para interactuar con elementos de la red de distribución y contadores inteligentes, por lo que es compatible con cualquier equipo o servicio que cumpla con estos estándares. No obstante, el sistema desarrolla todo su potencial cuando se despliegan en la red de distribución equipos SMX/SLAM, desarrollados como parte del proyecto NOBELGRID.
Herramienta de gestión de respuesta a la demanda para entidades intermedias (Agregadores, ESEs, Cooperativas y Comercializadoras)
La Herramienta de gestión de respuesta a la demanda para entidades intermediarias es una plataforma que permite a los Agregadores, ESEs, Cooperativas y Comercializadoras gestionar todos los aspectos de sus programas de respuesta a la demanda (DR) a través de un sistema único e integrado que es capaz de gestionar la flexibilidad de la red de distribución. Se trata de un sistema de ayuda a la toma de decisiones capaz de vincular la demanda agregada y su flexibilidad de todos los actores de la red de distribución. En concreto, esta herramienta permitirá a estos actores maximizar las ganancias y administrar el desbalanceo de la red apoyando a la vez a los operadores de red para garantizar mayor estabilidad y seguridad de la red.
Aplicación para la monitorización y gestión de uso de la energía para consumidores finales
La Aplicación para consumidores finales de NOBEL GRID ofrece, tanto a consumidores como prosumidores domésticos e industriales en tiempo real, la visualización de datos de energía y recomendaciones para mejorar su eficiencia energética, maximizar el uso de energías renovables y minimizar la factura eléctrica, según el perfil del usuario. La aplicación también ofrece la opción de compartir experiencias con otros consumidores para fomentar la cooperación ciudadana y promover la participación activa de estos usuarios a través de programas de respuesta la demanda, ya sea para beneficiarse de precios más económicos, contribuir a la estabilidad de la red o consumir energía más limpia.
Los consumidores podrán monitorizar, controlar y gestionar su consumo energético y la producción a través de distintas métricas e indicadores. Estas métricas e indicadores se basarán en mediciones en tiempo real derivadas de la información disponible en la red y en los contadores inteligentes. La información que se muestra incluye consumo, producción y almacenamiento propio en tiempo real, estado de dispositivos inteligentes de la casa, así como pronóstico de temperatura, mix de la energía, intensidad de CO2 en la red, tarifas de precios, etc.
La herramienta estará disponible en versión web y aplicación móvil siguiendo un diseño ágil, armonizado con las normas vigentes de visualización y comunicación, promoviendo la interacción con el usuario.
Conclusiones
El consorcio de NOBELGRID comenzará el despliegue y demonstración de los desarrollos del proyecto en los cinco sitios piloto de Bélgica, Reino unido, Italia, España y Grecia a finales del año 2016. Este despliegue se realizará de forma progresiva, incluyendo gradualmente a un mayor número de usuarios y de equipos hasta alcanzar la cifra de 20.000 usuarios. La duración de las pruebas será de 18 meses.
A través de todas las soluciones diseñadas, desarrolladas y demostradas en el proyecto NOBEL GRID, se pretende promocionar e incentivar nuevos modelos de redes de distribución, que contribuyan a generar un mercado eléctrico más competitivo y eficiente, ayudando a la vez a resolver graves problemas sociales, como el aumento de la polución, la dependencia a los combustibles fósiles y la pobreza energética. Además, el proyecto pretende abrir nuevos mercados en el campo de las Smart Grids y los contadores inteligentes, fomentando y promoviendo la competitividad de la industria europea.
Más información sobre los desarrollos y pruebas del proyecto en la página web.
Agradecimientos
Queríamos ofrecer nuestros agradecimientos a todos los colaboradores del proyecto NOBEL GRID.
Referencias
- Entregable D3.1. Smart Grids reference architecture and data models v1 (NOBELGRID, 2016).
- Entregable D4.1. Specification of the Unbundled Smart Meter (NOBELGRID, 2016).
- Entregable D9.1. G3M Framework functionalities specification and design (NOBELGRID, 2016).
- Entregable D11.1. EMA App functionalities specification and design (NOBELGRID, 2016).
- Entregable D12.1. Design and specifications of the DRFM (NOBELGRID, 2016).