Comunicación presentada al V Congreso Smart Grids:
Autores
- Francisco Javier López Rodriguez, Manager Utilities&Energía, Everis
- Gonzalo de la Fuente García, Project Leader Utilities&Energía, Everis
- Ana Esperanza Cuenca Fernández, Project Leader Utilities&Energía, Everis
Resumen
Desde everis se presentan los siguientes casos de negocio para la evolución de procesos de negocio de la red tradiconal hacía la SmartGrid utilizando como principal palanca del cambio la tecnología BlockChain; Plataforma de gestión de las transacciones energéticas y económicas entre la Smart Grid y el vehículo eléctrico, POC en curso en distribuidora del sector; Sistema de gestión de interrupciones en la red, registra indisponibilidades y realiza de manera transparente los cálculos de calidad y la bonificación a usuarios; Plataforma de gestión de Demand Response en cliente minorista, la cual se encargaría de planificar, ejecutar y verificar los cambios en el consumo de los usuarios adheridos al programa.
Palabras clave
Smart Grid, Red Distribución, Blockchain, Vehículo Eléctrico, Demand Response, Smartmeters
Introducción
Desde Everis se han identificado distintos casos de negocio para la optimización de procesos y evolucionar la red eléctrica hacia la Smart Grid, mediante la utilización de nuevas tecnologías tales como VR, AR, Analytics, Drones o blockchain. En lo que respecta a la tecnología blockchain, son numerosos los casos de uso identificados y aplicados a la transformación digital de los actuales procesos de negocio. Desde everis se quiere impulsar su desarrollo, para ello se exponen varios casos de negocio, donde además uno de ellos ya está ejecutándose mediante POC en una distribuidora del sector.
Descripción de las soluciones
Plataforma Blockchain de gestión de transacciones entre la smart grid y el vehículo eléctrico
Objetivo: El objetivo de este caso de negocio es la realización de un análisis GAP de una plataforma que gestiona las transacciones energéticas y económicas entre la Smart Grid y el vehículo eléctrico sobre plataforma blockchain. Partimos de que el modelo de negocio de Recarga VE analizado se enmarca en el ámbito de Distribución, la relación contractual se establece entre los gestores de carga y la distribuidora mediante un contrato de acceso y los ingresos de la distribuidora serán los que establezcan los peajes de Acceso.
Este caso de negocio se encuentra actualmente ejecutándose mediante una POC en una distribuidora del sector.
Agentes: En este proceso existen tres agentes implicados: El propietario de la infraestructura que en este caso es la distribuidora, el gestor de carga y los clientes del gestor de carga.
Fase 1 – Situación actual
En esta fase se realiza el análisis completo de la situación actual de los sistemas y los cuatro procesos más relevantes implicados en la recarga del Vehículo Eléctrico:
- Alta de Cliente: En este proceso los nuevos clientes que quieran cargar su vehículo eléctrico se registran en la plataforma a través del Gestor de Carga. El registro del cliente se basa en la firma de un contrato entre el Gestor de carga y el Propietario de la Infraestructura. El propietario de la infraestructura de Carga actúa en este caso exclusivamente como Operador de la misma.
- Identificación: Una vez registrado, el primer paso para realizar una recarga es la identificación del Cliente. El cliente accede vía app (RFID/QR/NFC) comenzando el proceso de identificación. Una vez identificado, se procede a la carga que se iniciará con el alta de un contrato específico para esta carga en concreto.
- Carga: Desde el inicio de la carga hasta la finalización de la misma, se procede a informar periódicamente al cliente del estado de la carga y de los registros de medida realizados (consumos, potencia, etc.). Una vez finalizada la carga, se procede también a la finalización del contrato específico para dicha carga.
- Finalización de Carga y Facturación: En este modelo el propietario de la infraestructura factura a los Gestores de Carga y éstos facturarán a sus clientes.
El core de la solución es el proceso de carga del vehículo y todas las transacciones que se llevan a cabo en él. De entre todas estas transacciones se identifican en esta fase las candidatas a ser implementadas sobre Blockchain.
Fase 2 – Modelo Futuro
En esta fase se definen y conceptualizan las mejoras en los procesos mediante Blockchain identificadas en la fase uno y se concretan las especificaciones de los Smart Contracts: Stakeholders, nodos y tokens, y se realiza la redefinición del proceso de carga del vehículo Eléctrico teniendo en cuenta los outputs de la fase 1. El modelo objetivo basado en blockchain de este proceso se construye en base a tres pilares fundamentales:
- Tokenización de pagos: seguridad en las transacciones vinculadas a la facturación y pago de recargas.
- Identificación cliente final: De forma automática vía app vinculando al cliente con el gestor de carga mediante el smartcontract que enmarca la relación contractual entre éste y la distribuidora.
- Gestión de los intercambios de información entre agentes: Mediante transacciones blockchain entre Distribuidora, Comercializadores/Gestores de carga, sistemas gestión de carga y Cliente Final.
Sistema Blockchain de gestión de interrupciones en la Smart Grid para cálculos de calidad
Objetivo: El objetivo de este caso es la definición de un sistema Blockchain empleado para la gestión de las interrupciones o indisponibilidades en la Smart Grid que permita realizar los cálculos de calidad zonal e individual. A partir de la información de los smartmeters, SCADA actuales y nuevos dispositivos de monitorización a nivel de Centro de Transformación (CT), se registrarían todas las interrupciones a nivel de CT y a nivel de suministro individual de cara a efectuar los cálculos de los indicadores de calidad publicándolo a los organismos públicos y consumidores afectados.
Agentes: Los agentes son la Distribuidora, la empresa Auditora, Organismos Oficiales y el Consumidor final.
Fase 1 – Situación actual
Análisis de la legislación y procedimientos oficiales. En el Real Decreto 1955/2000 y la orden ECO/797/2002 se establecen los procedimientos de medida y control del suministro eléctrico. En ellos se definen los parámetros de calidad de las redes y las indemnizaciones a consumidores individuales derivadas de las interrupciones del suministro. Para medir la calidad zonal se disponen de los siguientes indicadores:
- TIEPI: tiempo de interrupción equivalente de la potencia instalada en Media tensión (1 kV R V « 36 kV).
- Percentil 80 del TIEPI: valor del TIEPI que no es superado por el 80 por 100 de los municipios del ámbito provincial, dentro de cada tipo de zona.
- NIEPI: número de interrupciones equivalente de la potencia instalada en Media tensión (1 kV R V « 36 kV).
La calidad del suministro individual se determina a partir del tiempo y número de interrupciones que haya tenido cada uno de los suministros de BT y MT. En función de si alguno de estos dos parámetros supera el límite para el tipo de zona del suministro, la distribuidora debe indemnizar al consumidor aplicando un descuento en la siguiente factura de consumo a través de la comercializadora.
Todos los indicadores los proporciona actualmente el propietario de cada red en función de la información de sus sistemas internos.
Fase 2 – Modelo Futuro
Se plantea la creación de un sistema global Blockchain para el registro, almacenamiento, validación, y publicación de las interrupciones en la Smart Grid para la realización de los cálculos de calidad zonal e individual.
El sistema registraría las incidencias (hora inicio y fin) en tiempo real a nivel de suministro (con la información de los smartmeters) y de CT (con los SCADA actuales y nuevos dispositivos de monitorización incorporados en la Smart Grid).
La distribuidora además, de manera manual o a través de integración con los sistemas transaccionales actuales, podrá informar datos adicionales de las interrupciones, como por ejemplo los motivos de las mismas: paradas planificadas u otros motivos de incidencia ajenos a la distribuidora, lo que supone información necesaria para el correcto cálculo de las interrupciones y las indemnizaciones asociadas.
La plataforma facilitaría a la distribuidora, empresa auditora, organismo público (Ministerio industria) y al consumidor final, una visión transparente sobre la calidad de la red.
- La distribuidora dispone en tiempo real de la calidad de la red, además el registro de interrupciones le ayuda a monitorizar la red y detectar incidencias.
- La empresa auditora dispone de la información fiable y segura, lo que simplifica sus procesos de validación.
- Los organismos (ministerio de industria) dispone de la información de la calidad de manera clara, segura y transparente, sin necesidad de esperar los reportes de información anuales.
- El consumidor accede a la información de interrupciones y posibles indemnizaciones.
Plataforma Blockchain de gestión de Demand Response en cliente minorista
Objetivo: El objetivo de este caso de negocio es la definición de una Plataforma basada en Blockchain de gestión de la Respuesta a la Demanda (DR) en cliente minorista: determinar la planificación y programación óptima, coordinar agregaciones de clientes en función del tipo de programa DR, registrar todas las peticiones y acciones ejecutadas, realizar las mediciones y verificaciones (M&V) correspondientes en tiempo real, y efectuar las liquidaciones para retribuir o penalizar en función del rendimiento de cada participante.
Agentes: Los agentes que intervienen en este caso son la Utility y los Consumidores finales.
Fase 1 – Situación actual
En esta fase se analiza y conceptualiza el modelo actual de mecanismos de respuesta a la demanda minorista que existen a nivel nacional e internacional, basándonos en que la respuesta a la demanda es un mecanismo, utilizado en varios países tanto en el mercado mayorista como minorista, a través del cual se cambia el patrón normal de consumo de un cliente (aumentando o disminuyendo su demanda de energía) en respuesta a necesidades del sistema, con el objetivo de mantener la fiabilidad del sistema y estabilizar la curva de demanda a través de la reducción selectiva del consumo de electricidad en momentos pico, traspasándolos a momentos valle, evitando tener que invertir en instalar nueva infraestructura o generar más energía. En España existe la gestión de la demanda por interrumpibilidad (regulado en la IET/2013/2013), que actualmente sólo aplica al sector industrial. Sin embargo, en otros países como EEUU, estos servicios si se están utilizando en el ámbito doméstico. Es por ello que el foco concreto del análisis AS IS se enmarca dentro de un marco regulatorio que posibilite este proceso. Existen dos modalidades de programas:
- Basados en tiempo: variaciones en el precio de la electricidad a lo largo del tiempo. Los consumidores ajustan voluntariamente su patrón de consumo durante periodos de mayor demanda, obteniendo un menor precio de la electricidad.
- Basado en incentivos: compensaciones económicas destinadas a consumir menos. Los consumidores se comprometen a ajustar sus consumos ante el requerimiento de la Utility.
Fase 2 – Modelo Futuro
Basándonos en el modelo AS IS obtenido en la fase 1, se analizan las transacciones candidatas a ser implementadas en Blockchain. Se identifican las transacciones incluidas en el proceso de Ejecución DR como posibles candidatas y se conceptualizan en un modelo TO BE basado en una red Blockchain privada controlada por la Utility. El siguiente flujo de procesos resume el funcionamiento del modelo objetivo propuesto:
- Ante un evento de DR, el nodo central (Utility) propone una configuración nueva para cliente final (generación Token nuevo contrato temporal).
- El Token es enviado a los nodos participantes (consumidores finales).
- Un porcentaje de los consumidores responden con el mensaje (Hash) aceptando el token e incluyendo la firma del nodo cliente.
- Las respuestas positivas lanzan el correspondiente cambio en el suministro, actualizan la cuenta del cliente afectado (bonificación u otros) y se distribuye.
- Los nodos podrían ser los propios Smart Meters (incluyendo Cripto Chip & app de configuración de Smart Contract parametrizable por usuario) o app móviles de usuario, requiriendo en este caso la acción manual del usuario aceptando la transacción.
Resultado
Las plataformas descritas en dos de los tres casos de negocio no se han llegado a ejecutar para comprobar de manera real sus resultados y beneficios cualitativos y cuantitativos. Sin embargo, gracias a la aplicación de la tecnología blockchain generará unos beneficios relacionados con la simplificación y optimización de procesos (lo que conlleva a reducción de FTEs), con el incremento en la seguridad e imutabilidad de la información y con la confianza y acuerdo entre todos los agentes involucrados:
Discusión y conclusiones
A continuación se citan las conclusiones a nivel global obtenidas a partir de los casos de negocio estudiados:
- Se trata de una tecnología madura empleada en otros sectores como Banca. Existen casos de éxito en el sector de energía&utilities en los que se ha empleado tecnología Blockchain.
- Blockchain posibilita la realización de transacciones confiables, seguras y rápidas optimizando y viculando flujos energéticos a flujos económicos.
- La realización de POCs permite, con una baja inversión, optimizar un proceso en un corto espacio de tiempo, evaluarlo y verificar los beneficios de su implementación.
- Los nuevos modelos de negocio que surgirán con la evolución de la Smart Grid deberán ir ligados a una criptomoneda o a la ciberseguridad en la información, para lo cual se hacen necesarias las plataformas blockchain por asegurar transacciones seguras, fiables y anónimas.
Referencias
- New York State Electric & Gas Corporation and Rochester Gas and Electric Corporation 2017 Annual Report on Program Performance and Cost Effectiveness of Distribution Level Demand Response Programs. December 1, 2017
- Servicio de Interrumpibilidad. Red Eléctrica de España.
- Real Decreto 1955/2000, de 1 de diciembre, por el que se regulan las actividades de transporte, distribución, comercialización, suministro y procedimientos de autorización de instalaciones de energía eléctrica.
- Orden ECO/797/2002, de 22 de marzo, por la que se aprueba el procedimiento de medida y control de la continuidad del suministro eléctrico.