Comunicación presentada al V Congreso de Smart Grids
Autoras
- Jury Reina Aguilar, Responsable de Marketing, Grupo SME & Desigenia
- Martina Torres, Desarrollo de negocio, Grupo SME & Desigenia
Resumen
El proyecto consiste en la sustitución de grupos electrógenos que funcionan 24 horas en estaciones base de telecomunicaciones por sistemas híbridos de energía más eficientes y controlarlos de manera remota durante 24 horas para prevenir y gestionar incidencias y evitar la caída del servicio crítico en las estaciones de telecomunicaciones. Estos sistemas aúnan energía solar fotovoltaica, baterías para almacenamiento energético y grupo electrógeno como fuente de carga. Con un software de control y acceso a los sistemas híbridos al que se accede a través de un NOC Central o de una plataforma web de acceso remoto para los técnicos que los supervisan 24 horas, 365 días al año, se puede conocer el estado real de los sistemas en todo momento, actuar sobre los diferentes elementos y compononentes y garantizar el nivel de servicio. Este proyecto permite minimizar el impacto medioambiental gracias al uso de fuentes de energía renovables al tiempo que minimiza los costes OPEX del mantenimiento de grupos electrógenos.
Palabras clave
Sistemas Híbridos, Off Grid, Energía, Software de Control, Monitorización, Grupos Electrógenos, Fotovoltaica
Antecedentes
Las estaciones base de telecomunicaciones aisladas no cuentan con acometida de red eléctrica. Este tipo de estaciones se alimentan de grupos electrógenos que funcionan las 24 horas del día, con el consecuente gasto energético, contaminación por el uso de combustibles fósiles y emisiones de CO2. Además, para los operadores de telecomunicaciones supone un elevado coste operativo, ya que el mantenimiento de los grupos electrógenos es constante. Costes de desplazamiento, mantenimientos correctivos por fallos, caídas de red, repostajes de combustibles, vandalismo, son algunos de los costes que tienen que afrontar los gestores de este tipo de estaciones aisladas.
El proyecto se ha basado en la instalación de más de 200 sistemas híbridos, pero para detallar el proyecto en sí y ofrecer resultados con métricas, vamos a detallar la instalación para un solo operador, en este caso se explicará el proyecto de 80 sistemas híbridos. Estos sistemas híbridos se han instalado en estaciones base de telecomunicaciones para minimizar el impacto medioambiental y garantizar el acceso a red eléctrica de una manera más eficiente.
Proyecto/Solución
La solución propuesta por Desigenia es la instalación de sistemas híbridos de energía fotovoltaica para suministrar electricidad a esas estaciones de manera ininterrumpida. Con estos sistemas se consigue un suministro eléctrico contínuo minimizando los costes operativos y reduciendo el impacto medioambiental.
El proyecto está basado en la implementación y gestión remota de más de 80 sistemas híbridos por todo el país. Con este proyecto se quiere minimizar la huella de carbono de las estaciones base de telecomunicaciones y reducir los costes operativos que supone el mantenimiento del suministro energético convencional.
La solución planteada pasa por el desarrollo particular de cada sistema híbrido, según requerimientos de cada emplazamiento y la gestión y monitorización remota del sistema 24 horas, previniendo así las incidencias que pudieran ocurrir y corregirlas, en caso necesario, de manera remota e instantánea, garantizando siempre un suministro eléctrico continuo y sin caídas.
La solución propuesta además permite al operador de telecomunicaciones conocer el estado de sus infraestructuras en tiempo real, conociendo el consumo energético, la huella de carbono que ocupa y el coste que supone. Para mostrar resultados de la solución vamos a explicar un proyecto concreto, en este caso de un operador concreto para poder mostrar resultados visibles.
Con la implementación de estos sistemas se consigue minimizar el uso de grupos electrógenos hasta un 90%, reduciendo así la huella de carbono. Están instalados más de 80 sites por todo el territorio español, generando más de 700.000 kWh y reduciendo el uso de combustibles fósiles, ahorrando en un año más de 1.200.000 lts de combustibles y más 3.300 toneladas de emisiones de CO2 equivalentes. Además, está planificado la instalación en 14 sites en México hasta el próximo mes de diciembre.
El proyecto minimiza el uso de los grupos electrógenos en más de un 65% por contar con sistemas solares y baterías de litio. Además, los sistemas se monitorizan y gestionan desde un centro de control de manera remota, garantizando la calidad del servicio en todo momento gracias al sistema de gestión de alarmas.
Descripción del sistema híbrido
El sistema utiliza la energía solar y la carga de las baterías para suministrar energía, cuando esta es insuficiente, el grupo electrógeno se enciende como fuente de carga para alimentar las baterías y que estas continúen con el suministro eléctrico. Es el gestor energético el que envía la señal para conmutar las fuentes de energía.
La solución cuenta con otras medidas que la hacen robusta y confiable:
- Sistema de monitorización: la solución cuenta con un sistema de monitorización integrado que permite conocer ele estado real de la estación en todo momento permitiendo a los técnicos conocer el estado de todos los componentes y saber si existe algún problema en la solución y solventar la incidencia antes de que ocurra.
- Gestión energética: un software de control y gestión remota que permite sacar informes de la estación y conocer el consumo generado, horas de funcionamiento del grupo, carga de las baterías, registros de parámetros de los inversores, sensores de humedad y temperatura. Todos estos elementos conectados a un NOC donde pueden estudiarse y analizarse.
- Sistema de Climatización eficiente: permite realizar la refrigeración del contenedor a través de un sistema free cooling configurable de acuerdo con las condiciones particulares de cada sire, además permite ser controlado de manera remota.
Dependiendo de la solución, se alimentan sistemas desde 550 W hasta 11.600 W
A continuación, en la Figura 3 se muestra el esquema de funcionamiento del sistema híbrido. En ella se ve como todos los componentes están unidos al gestor energético que es quién regula las diferentes fuentes de energía. Además, todo conectado al microvigía quién envía los datos recogidos al web server.
Descripción del sistema de monitorización
Con el sistema de supervisión y control integrado en la solución se puede observar de manera remota en todo momento la estación y su funcionamiento, pudiendo conocer el estado de las baterías, las horas de funcionamiento del grupo electrógeno, el nivel de combustibles que tiene, la energía solar generada por los paneles, la energía consumida por la estación, entre otros datos.
Con el registro de estos datos se realizan los análisis para gestionar los mantenimientos de los sistemas, permitiendo así prevenir las incidencias antes de que ocurran y que el servicio nunca se caiga, ya que las estaciones de telecomunicaciones que se alimentan con estos sistemas son críticas y una caída de servicio puede suponer dejar sin comunicación a una zona.
El Microvigía recoge todos los datos de los diferentes componentes del sistema híbrido mencionados anteriormente, para enviarlos al servidor web para almacenamiento. Desde el software ARGOS se accede a los diferentes sistemas híbridos para monitorizar y gestionar los sistemas de manera remota.
Este sistema permite accionar elementos de manera remota para evitar desplazamientos innecearios al site. Además, permite organizar los mantenimientos preventivos para evitar las caídas del sistema.
Como ejemplo de información que aporta el sistema de supervisión y monitorización de cada estación tenemos:
- Potencia entregada por los paneles solares
- Potencia entregada por el grupo electrógeno
- Potencia recibida o aportada por las baterías
- Potencia consumida por la carga
- Estado de carga (SoC) de las baterías
- Estado de salud (SoH) de las baterías
- Horas de funcionamiento diario del grupo electrógeno
- Litros de gasoil consumidos diariamente
- Energía solar diaria generada
- Registro de recargas de gasoil, revisiones realizadas e incidencias producidas
- Informe de cuándo se han recopilado los datos por última vez
Metodología
Para la implementación del proyecto, se han estudiado las estaciones base de telecomunicaciones, se han hecho los replanteos necesarios para dimensionar los sistemas de acuerdo con la potencia requerida, espacio disponible en el site y requerimientos de cada estación.
Tras el estudio del emplazamiento se realiza el diseño del sistema siguiendo unos parámetros de configuración por potencia requerida. Se diseña la solución indicando los componentes necesarios y se envía a fabricación. Desigenia cuenta con un partner, SME Soluciones quien fabrica el sistema y lo integra.
Tras la fabricación e integración, se instala en el site y se pone en funcionamiento. El modelo de negocio de venta de estas soluciones es en OPEX, lo que supone que nos encargamos de la operación y mantenimiento de todos los sites, así gestionamos la monitorización remota y garantizamos que el servicio siga disponible las 24 horas.
Usabilidad de Tecnologías de la Información y Comunicaciones
La innovación está en el desarrollo del sistema híbrido, configurado para cada estación base y dimensionado según potencia, consumo, espacio del recinto, etc.
Además, la tecnología aplicada para monitorizar y gestionar los sistemas híbridos a través de un aparato de control integrado en todos los sistemas y conectado a un software de gestión remota al que se accede desde un NOC central permite prevenir las incidencias y gestionarlas de manera remota, evitando fallos de red y caídas del servicio, garantizando siempre la fiabilidad de la alimentación eléctrica de los equipos de telecomunicaciones. Este sistema ha reducido las incidencias a cero desde que se han instalado, gracias a la planificación de mantenimientos y la gestión de alarmas de manera remota.
El sistema de supervisión y monitorización de infraestructuras está diseñado para la obtención de datos en tiempo de real de una instalación para su correcto funcionamiento y posterior análisis de datos. Este sistema se integra dentro de las soluciones para recopilar datos de las infraestructuras, tales como temperatura, energía consumida y energía generada por los paneles solares.
Resultados y datos obtenidos
Indicadores y procesos de mejora
Dentro de los proyectos de instalación de sistemas hibridos se compara indicadores de las estaciones con uso continuo de Generador con los HIbridos por lo que los indicadores de medición son los siguientes:
- Litros de gasoil reducidos
- Emisiones de CO2 reducidas
- Número de incidencias de la estación Radio Base
- Mejora en disponibilidad de la estación Radio Base
Cuantificación/Estimación reducción de consumos
Calculando el consumo que tenía el grupo electrógeno funcionando las 24 horas a 2 litros la hora que consume el grupo, son 48 litros al día, 17.520 litros al año de una estación. Multiplicado por las 80 estaciones, 1.401.600 litros de combustibles al año.
Ahora, si tenemos en cuenta que el grupo funciona una media de 6 horas al día, dependiendo de la estación, hemos hecho una media de las 80, el régimen de trabajo del grupo se reduce ya que no funciona las 24 horas por lo que no consume 2 litros la hora, sino aproximadamente 1,5 litro/hora. Por lo que son 262.000 litros al año aproximadamente lo que se consume. Eso supone un ahorro de 1.150.000 litros de gasoil al año, aproximados. Existen estaciones sin grupo electrógeno que por lo tanto reducirían aún más su consumo y alguna estación en la que el grupo funciona más. Todo ello es una estimación en la que los grupos trabajarían un 25% del tiempo.
Cuantificación/Estimación reducción emisiones CO2
Se estima que se reduzcan anualmente más de 3.300 toneladas las emisiones de CO2 entre todas las estaciones base calculado tomando en consideración el factor de 2.676,49 gramos de CO2 por litro de combustible
Conclusiones
La instalación de los sistemas híbridos y su gestión y monitorización de manera remota permite al operador conocer el estado de las estaciones y por lo tanto observar el consumo que tienen y el funcionamiento del sistema, cosas que antes no podían controlarse ni monitorizarse ya que los grupos electrógenos no cuentan con este sistema, por lo que es un elemento que no se puede cuantificar para mostrar resultados.
Se podría medir el gasto logístico que suponía el envío de personal técnico a los emplazamientos cada vez que había una caída de red o de servicio, para realizar mantenimientos correctivos o simplemente para conocer por qué no funciona el grupo electrógeno. Con ello podría medirse el resultado económico del ahorro que supone la monitorización remota, conocer todos estos datos desde un NOC central y evitar estos desplazamientos. Con ello además se realizan las visitas justas a los emplazamientos para acciones concretas.
Con el sistema de supervisión además se planifican los mantenimientos preventivos evitando los habituales problemas de los grupos electrógenos, como repostajes, recargas, fallos mecánicos, fallos eléctricos, etc.
Y por último, se puede observar cómo se reduce la huella de carbono de este tipo de estaciones, viendo que todos los operadores están sujetos por un compromismo medioambiental en el que tienen que cumplir una serie de objetivos para reducir su huella de carbono así como utilizar fuentes de energía renovable, los sistemas híbridos de energía son las solución idónea para estos emplazamientos.
La característica principal de estos sistemas es su flexibilidad y adaptabilidad, por lo que es un sistema que se puede implementar en varios sectores y para diferentes proyectos, por lo que es un sistema eficiente que además conlleva el uso de un sistema de monitorización escalable y que se adapta a cad proyecto.
Además, como avance para futuras estaciones, se han implementado sistemas para estaciones de baja potencia que no utilizan grupo electrógeno, por lo que se reducen aun más las emisiones y los litros de combustibles, siendo sistemas 100% renovables.