El consumidor y el sistema eléctrico

Comunicación presentada al II Congreso Smart Grids:

Autores

• Luis Molero Castro, Responsable de Desarrollo de Negocio Industry & Society, Ericsson España S.A.
• Miguel Angel Recio, Responsable Soluciones Smart Home, Ericsson España S.A.

Resumen

Además del resto de beneficios de las Smart Grids (como integración a gran escala de fuentes de energía renovables, o la posibilidad de ofrecer nuevos servicios como autogeneración o carga de coche eléctrico), las redes energéticas inteligentes facilitarán también la participación activa del consumidor, mediante la integración de dispositivos y sensores (contadores, actuadores, y otros dispositivos inteligentes), el desarrollo de protocolos abiertos de comunicación, y la disponibilidad de lógica avanzada (business analytics y big data) que permita a los consumidores gestionar su consumo energético de manera eficiente.

Introducción

Un hogar inteligente (Smart Home) es un hogar que puede ofrecer niveles incomparables de comodidad y valor añadido a sus habitantes; donde los diferentes sensores, actuadores y dispositivos están conectados entre sí y pueden ser local y remotamente accesibles desde cualquier lugar, de forma unificada y conveniente, desde un smartphone, tablet o PC; en la que los datos generados en el hogar, junto con los datos procedentes de fuentes externas (redes sociales, sensor 3PP, etc.) pueden ser procesados ??utilizando potentes herramientas de análisis de negocio, para el beneficio de todas las partes interesadas; y cuando el intercambio de información y de los flujos económicos entre todos los participantes del mercado se habilita, permitiendo materializar el verdadero potencial de un ecosistema abierto del hogar inteligente.

Según Berg Inisight (Smart Homes and Home Automation, M2M Research Series 2013), los sistemas de hogar inteligente pueden ser agrupados en seis categorías principales: sistemas de gestión de energía y sistemas de climatización; sistemas de seguridad y control de acceso; sistemas de iluminación, ventanas y control de aparatos domésticos; electrodomésticos; sistemas audiovisuales y de entretenimiento; y la asistencia sanitaria y los sistemas de vida asistida. El mercado europeo de sistemas inteligentes para el hogar se encuentra todavía en sus primeras etapas en términos de penetración y de madurez del mercado, y unos años por detrás del mercado de EEUU. A finales de 2012, hubo un total de 1,06 millones de sistemas de Smart home en uso en los países de la UE27+2, y en torno a 1,45 millones de hogares inteligentes a finales de 2013. Se prevé que crezca la penetración de hogares inteligentes a una tasa compuesta anual del 56,0 por ciento en los próximos cinco años, para llegar a 17,4 millones de sistemas en 2017.

Ericsson ofrece una solución de hogar inteligente denominada Smart4Society. La propuesta de Ericsson se centra en torno a una plataforma horizontal de entrega y orquestación de servicios multi-aplicación. De esta manera, las distintas funcionalidades se pueden reutilizar entre diferentes aplicaciones verticales, desde la eficiencia energética hasta la automatización del hogar y la seguridad, lo que permite la consecución de eficiencias de costes importantes a través de la reutilización de componentes, y al mismo tiempo permite ofrecer funcionalidades compartidas entre distintos dominios de aplicación. Por ejemplo, un sensor de movimiento se puede utilizar:

• Para fines de eficiencia energética, permitiendo la regulación del sistema de calefacción en función de la existencia de personas en el hogar.
• Para ofrecer servicios de vida asistida, siendo capaz de desencadenar una alerta cuando no hay movimiento en una casa durante un cierto período de tiempo.
• Por motivos de seguridad, activando una alarma si hay un movimiento inesperado en la casa.

Esta plataforma de servicios actúa a través de un nodo que actúa de una pasarela en el hogar. Esta arquitectura de servicio ya está integrada con un conjunto de productos comerciales que ya están disponibles para poder conectar y automatizar el entorno del hogar.

Smart4Society es una plataforma abierta basada en la nube, que permite crear y desplegar soluciones a medida en base a las necesidades de negocio de los diferentes actores que participan en la sociedad en red (Networked Society):

• Mercados Verticales: aplicaciones de marca blanca en los dominios de eficiencia energética,  domótica, seguridad, localización y e-health. Estos servicios pueden ser personalizados con el look & feel del cliente. Ericsson ofrece tanto la posibilidad de hostear los servicios en una plataforma compartida entre varios clientes, o desplegar una plataforma independiente para cada cliente.
• Operadores Telco: la arquitectura abierta de la plataforma de Ericsson permite el desarrollo de nuevos servicios dirigidos a mercados verticales donde las comunicaciones aportan un alto valor añadido.
• Desarrolladores: El modelo de arquitectura abierta y un conjunto de APIs ayudan a que nuestros clientes puedan desarrollar nuevos servicios propios sobre la base de los recursos existentes, lo cual permite conseguir objetivos de reducción de costes y un menor tiempo de comercialización (time to market).
• Smart4Society es una solución basada en una pasarela desplegada en las instalaciones del usuario final, que se comunica con sensores tales como contadores / sub-contadores, cámaras y paneles de seguridad. Tanto el control como la información de los dispositivos están disponibles para que el usuario acceda desde un portal web o una aplicación móvil.

Smart4Society también incluye capacidades de localización. Un dispositivo plug & play instalable en el coche permite que los usuarios puedan monitorizar la posición y estado del vehículo, y recibir alertas asociadas a un posible uso fraudulento del mismo. Dado que la solución Smart4Society es abierta, nuevos dispositivos y otros servicios de valor añadido pueden ser fácilmente desarrollados y desplegados, reutilizando el core de la solución: seguimiento de mascotas y personas mayores, control parental, monitorización de enfermos crónicos, etc.

Desde el punto de vista del usuario, él / ella recibirá un paquete que contiene la pasarela del hogar, la cámara y otros sensores (enchufes inteligentes, detectores de movimiento, sensores de apertura y cierre, detectores de humo, pinzas amperimétricas, etc.). La pasarela del hogar es independiente de la tecnología de acceso a utilizar, por lo que no es necesario realizar ninguna configuración en el router de comunicaciones. La conexión de la pasarela al router se realizará mediante un proceso de auto-provisión: él / ella introducirá el identificar del pack (MAC o número de serie de la pasarela) y la plataforma configurará de manera remota los dispositivos. Una vez configurada la pasarela del hogar, se solicitará al usuario que encienda los dispositivos. Todo este proceso se realiza de manera automática, y en un par de minutos el servicio de hogar inteligente estará listo para su uso. Si el usuario ha contratado el servicio de la eficiencia energética, puede haber recibido también una pinza amperimétrica o un interruptor de relé DIN. Estos tipos de dispositivos son fáciles de instalar, aunque la empresa de servicios puede considerar la posibilidad de ofrecer un servicio de instalación.

Desde la perspectiva del proveedor de servicios, la pasarela del hogar es un excelente caballo de Troya para poder ofrecer al usuario servicios adicionales. Estos nuevos servicios se basan en la misma pasarela, la misma plataforma en la nube, y el uso de las mismas API existentes. En otras palabras, el esfuerzo de desarrollar un nuevo servicio se reduce a la elaboración de un portal web dedicado, una aplicación móvil dedicada y, si es necesario, la integración de nuevos sensores.

Descripción de la solución

En base a la solución Smart4Society indicada, Ericsson ofrece a sus clientes un servicio de hogar inteligente gestionado extremo-a-extremo, incluyendo las siguientes características y funcionalidades:

• Multi-localización: varias pasarelas en diferentes lugares pueden ser asociadas y controladas por el mismo usuario.
• Eficiencia energética: A través del uso de pinzas amperimétricas u otros dispositivos que permitan monitorizar el consumo de eléctrico, información sobre energía, voltaje, corriente, factor de potencia, etc. pueden ser proporcionados. Interruptores de relé DIN y sub-contadores también pueden ser utilizados, éstos están destinados a ser integrados con la instalación eléctrica doméstica. Por último, los enchufes eléctricos inteligentes pueden encender y apagar de forma remota los aparatos conectados a ellos, así como informar sobre su consumo instantáneo y acumulado.
• Control del hogar: enchufes eléctricos inteligentes que pueden encender y apagar de forma remota los aparatos conectados a ellos, así como informar de su consumo instantáneo y acumulado. Enchufes inteligentes regulables que pueden también controlar la intensidad de la corriente eléctrica, y son adecuados para las luces, pero no para los electrodomésticos. Otros dispositivos de automatización del hogar incluyen sensores de temperatura, humedad, luz, displays, etc.
• Seguridad: la integración y gestión en tiempo real de sensores de seguridad (detectores de movimiento, de apertura y cierre, sensores de rotura de cristales, etc.), y otros tipos de sensores  (inundación, humo, gas, etc.). Estos escenarios se pueden manejar en cualquiera de las siguientes dos configuraciones:
  • Panel de alarmas virtual: la pasarela del hogar se comporta como un panel de alarmas (armar / desarmar / armar parcialmente) e informa en tiempo real de cada evento asociado a los dispositivos.
  • Panel de alarmas homologado: la pasarela del hogar se integra y gestiona una central de alarmas homologada y sus sensores asociados. Se trata de una solución más robusta, dirigida a un usuario de gama alta y destinado a ser integrado con un servicio de vigilancia y seguridad gestionada proporcionada por una empresa de seguridad.
• Video-vigilancia: integración con cámaras IP. La solución soporta diferentes casos de uso:
  • Streaming en vivo: Los usuarios pueden conectarse de forma remota a la cámara desde un navegador web o una aplicación móvil. A través de esta función, se puede tomar una foto o descargar un vídeo.
  • Grabación 24×7: Todas las imágenes se pueden almacenar en un disco duro externo conectado a la pasarela del hogar. Por razones de seguridad, esta información es encriptada y sólo se puede acceder desde la plataforma de servicios.
  • Videos de alerta: Es posible asociar eventos y cámaras. Así, cada vez que ocurre un evento, se puede registrar y almacenar en la pasarela un video que incluya tanto la pre-alarma como la post-alarma. Los usuarios pueden configurar el servicio para recibir un SMS o e-mail con un vídeo o la foto adjunta.
• Localización: Smart4Society también incluye un módulo de localización. El servicio de localización, asociado a un vehículo, puede monitorear la ubicación GPS, la velocidad, el uso no autorizado de vehículos, y también proporcionar funcionalidades de geo-fencing. Dependiendo del módulo OBD utilizado, otros parámetros como el consumo de combustible, las revoluciones y alertas técnicas del vehículo también pueden ser controlados.

Adicionalmente, se incluyen las siguientes funcionalidades:

• Autogestión: Los usuarios finales pueden crear usuarios adicionales (esposa, hijos, empleados, etc.) y administrar sus derechos de acceso a los distintos sensores (sólo lectura, control total, acceso a las pasarelas del hogar, etc.). Además de esto, los usuarios también pueden personalizar su interfaz de usuario, cambiando el nombre de los dispositivos, subiendo un plano de la casa y situando los sensores en dicho plano.
• Motor de Reglas: Cualquier evento se puede controlar e informar al usuario en tiempo real a través de la aplicación móvil y del portal web: Los usuarios recibirán una notificación Push. Los usuarios pueden también definir sus propias reglas de automatización. Por ejemplo: SI la puerta está abierta, ENTONCES encender las luces Y tomar una foto Y enviar un e-mail con la imagen. También es posible configurar reglas periódicas. Por ejemplo: Todos los días a las 7:00 hacer algo durante una hora.
• Generación de informes: los usuarios pueden realizar un seguimiento de cada acceso remoto, evento o acción. También se puede generar un archivo de informe y descargarlo.

En el futuro, la solución propuesta evolucionará incluyendo funcionalidad adicional, como por ejemplo:

• Ecosistema abierto de desarrollo de SW (apps). Con el fin de tener un ecosistema de hogar inteligente verdaderamente abierto, accesible a la comunidad de desarrolladores de todo el mundo, la plataforma de Ericsson proporcionará APIs abiertas, las herramientas de desarrollo adecuadas, los servicios de apoyo necesarios, y la plataforma de habilitación (enabler) técnica y de negocio que faciliten el intercambio de información y los flujos económicos entre todos los actores interesados??
• Integración con Redes Sociales. El 73% de los adultos conectados utilizan las redes sociales, y este número se eleva a 90% para los usuarios de entre 18 y 29 años de edad (Fuente: PewResearch Internet Project, septiembre de 2013). La mayoría de los consumidores actúan en base a las recomendaciones o consejos escritos por amigos o personas que siguen, lo que demuestra que la gente valora el contenido recomendado por alguien que conocen. Por otra parte, la interacción humana con las cosas, así como entre las cosas mismas, se puede mejorar considerablemente si somos capaces de aplicar las lecciones aprendidas en el entorno de las redes sociales. De esta manera, las cosas puede tener «amigos», publicar mensajes, seguir feeds de noticias, e incluso chatear con otras cosas y / o personas, lo que mejora la interacción humana con el Internet de las Cosas.
• Open Data y su aplicabilidad en el mercado del hogar inteligente. Open Data es la idea de que ciertos datos deben ser de libre acceso, para que todos los puedan utilizar y volver a publicar lo que quieran, sin restricciones de copyright, patentes u otros mecanismos de control (Fuente: Wikipedia). En el ámbito de los servicios del hogar inteligente, Open Data se refiere a la capacidad de los proveedores de servicios externos para proporcionar servicios de valor añadido a los habitantes del hogar en base a los datos generados por los distintos dispositivos del hogar.
• Big Data & business analytics, entendidos como la capacidad de capturar, validar, almacenar, buscar, compartir, transferir, analizar y visualizar grandes cantidades de datos, lo que permite realizar correlaciones entre datos de distintas fuentes, y establecer las bases para identificar  nuevas tendencias y oportunidades de negocio que permitan ofrecer nuevos servicios de valor añadido a los consumidores.

El siguiente diagrama muestra la arquitectura tecnológica de la plataforma de servicios:

Conclusiones

Algunos de los principales beneficios de las plataformas de hogar inteligente para las compañías eléctricas incluyen:

• Aumento de la retención de clientes: En un mercado libre competitivo, los servicios de hogar inteligente pueden proporcionar una protección eficaz contra la pérdida de clientes.
• Fomenta una cultura más orientada al cliente, que permite a las empresas comercializadoras convertirse en proveedores de servicios energéticos, en lugar de simplemente ser proveedores de electricidad. Esto, a su vez, conduce a una mejor relación con el cliente.
• Nuevas fuentes de ingresos por servicios adicionales: Control del hogar, eficiencia energética, seguridad, video-vigilancia, etc. Este hecho ofrece a las empresas comercializadoras de servicios energéticos la posibilidad de jugar un papel fundamental en el mercado de los servicios de hogar inteligente.

Adicionalmente, las redes de radiocomunicación de bajo consumo necesarias para los servicios de hogar inteligente también puede ser utilizadas para proporcionar una serie de aplicaciones de smart city, que van desde la iluminación pública hasta los servicios de vigilancia en estacionamientos, vigilancia y seguimiento de ancianos y niños, gestión avanzada de recogida de residuos, riego avanzado, gestión avanzada del tráfico, etc.