Comunicación presentada al II Congreso Smart Grids:
Autor
- Gerardo Salvador Comino, Co-fundador, SEINON
Resumen
La red eléctrica y la de telecomunicaciones comienzan a tener necesidad de colaborar, la situación vivida hasta la fecha no es sostenible por más tiempo debido a la necesidad de tomar decisiones inmediatas en materia medioambiental y de eficiencia energética. Las imposiciones en reducción de emisiones de C02 cada vez son más importantes y el precio de la energía crece año a año. Esta es la razón por la que la red eléctrica está en los inicios de una sinergia gigantesca con la otra gran red: Internet. Con la unión de ambas se puede gestionar correctamente la energía gracias a la capacidad de: computación, velocidad y versatilidad de la red de telecomunicaciones, y esto va a facilitar que el control energético sea en un futuro tan exhaustivo como con cualquier sistema ‘scada’ industrial. En todo este proceso dentro de las ‘smartgrids’ un actor clave son los sistemas de gestión de la energía, que aparte de realizar análisis de magnitudes energéticas, son capaces de tomar decisiones, actuar sobre la propia red e intervenir sobre los elementos que componen la misma, desde el usuario doméstico hasta el gran industrial.
Introducción
El incipiente cambio climático, el miedo a las nucleares, la escasez de recursos naturales, la creciente contaminación atmosférica, etc. Son temas que tienen un gran impacto mediático por centrarse en acrecentar una de las grandes preocupaciones del ser humano: su propia integridad y la de sus descendientes. Es por eso que directivas que podrían pasar desapercibidas se vuelven objeto de controversia, caso de la 2012/27/UE de 25 de octubre de 2012 relativa a la eficiencia energética en la que se estableció el objetivo de reducir un 20 % el consumo para el conjunto de los estados miembros de la Unión Europea en una clara señal del compromiso que va a adoptar nuestra sociedad de cara a combatir el panorama de costes crecientes de la energía, así como el cambio climático.
Salvo excepciones ha sido muy raro que los responsables financieros de las empresas tuviesen en cuenta las partidas de energía como algo importante en sus análisis. Ahora las reglas han cambiado. Algo que parecía relegado al ingeniero de mantenimiento o al instalador eléctrico, se ha convertido en un coste a tener en cuenta debido a las continuas subidas en el precio de la electricidad, lo que ha provocado que las cuentas de resultados se vean fuertemente afectadas por lo bien o mal que se gestione este recurso.
Por otra parte cada vez es más acuciante la necesidad de reducir las emisiones de C02 para combatir el cambio climático y esto está produciendo que la Unión Europea materialice esta lucha en forma de nuevas normativas que combatan la ineficiencia actual del sistema energético penalizando a aquellos que derrochan con tal de equilibrar el sistema entre producción y demanda. España a través de la trasposición de la última directiva europea en materia de eficiencia energética sigue los pasos impuestos desde Bruselas, pero todavía estamos en la antesala de lo que será la unión de los dos gigantes: La energía e Internet.
El conocimiento es el núcleo de las “Smartgrids”
Hasta la fecha la mayor parte de las empresas y prácticamente la totalidad de los usuarios domésticos pagan sus facturas energéticas como algo inamovible y sin capacidad de reacción más allá de las quejas sobre el precio. Algo análogo a lo que pasaba antes de la liberalización del mercado de las telecomunicaciones en el cual no había opción de: analizar las llamadas que se realizaban, cambiar de compañía operadora o tener contratadas diferentes líneas con diferentes empresas de telefonía según nos interesara trabajar en un ámbito o país.
En la energía se vive una época similar a aquella, ya que los usuarios no tienen la información necesaria para realizar un diagnóstico de su instalación eléctrica y averiguar cosas tales como: ¿A qué horas del día consumo más? ¿En qué época del año? ¿Cuánta energía reactiva tengo? ¿Consumo por igual en las tres fases? ¿Se dispara el maxímetro por exceso de potencia? ¿Qué sección o sistemas consumen más energía al cabo del año? Con información de este tipo el decisor puede evaluar múltiples posibilidades y actuar con el conocimiento de causa y la certeza de que las medidas que implanten van a ser útiles.
Lo que se ha venido haciendo hasta la fecha para controlar la energía ha sido lo siguiente:
- Asistir a la instalación que queremos medir.
- Conectar un analizador de redes a uno de los cables eléctricos.
- Dejar el analizador durante varias horas o días tomando muestras.
- Recoger el analizador y volcar su contenido en un ordenador con un software local.
- Analizar los datos y tomar decisiones para aumentar la eficiencia energética.
Esta metodología, aunque útil, siempre ha tenido un gran inconveniente: La temporalidad. La obtención de datos de esta forma está tan muestreada que sería un error extrapolar las conclusiones a todo el año. Para ejemplificar esto se debe imaginar el caso de una industria dedicada al turrón que tiene unos periodos de trabajo muy intensos de septiembre hasta diciembre, pero prácticamente nulos de enero a agosto. ¿Cómo un auditor energético interpretaría lo que hacer si toma las medidas en noviembre? ¿Tendría que volver a la instalación a principio de año? Pero aún en condiciones de trabajo a lo largo del año similares ¿Qué sucedería si? Cambian un motor, contratan a más personal, hay una modificación de la normativa tarifaria a nivel estatal, deciden realizar más producción por la mañana en lugar de por la tarde, etc. Hay múltiples decisiones que no se pueden tomar si no se conoce exactamente lo que sucede, y es imposible conocer al milímetro lo que sucede si no se monitoriza 365 días al año 24h al día para obtener la curva de carga anual con la mayor exactitud posible.
Controlar y después actuar
¿Cómo por tanto se enfrentan las nuevas tecnologías a estas normativas? Claramente el primer paso que se debe dar para tomar una decisión es conocer exactamente qué sucede, y para ello se ha de monitorizar e interpretar el consumo energético del parque de instalaciones existente con tal de proyectar medidas de ahorro y de eficiencia energética que sean eficaces y competitivas. ¡Es imposible adoptar mejoras si no se conoce dónde están las ineficiencias y excesos de consumos! La clave pues está en medir para luego actuar, pero lamentablemente el sistema eléctrico aún está despertando de una larga «Edad Media» para encontrarse con que todo está aún por hacer.
La clave está en la extraordinaria simbiosis que se va a producir entre Internet y la red eléctrica. La gran potencia en ciernes que supone “The Internet of things” permitirá una interoperabilidad entre sistemas y dispositivos eléctricos con el aprovechamiento de la potencia de computación y procesamiento que nos ofrece el “Big Data”. En otras palabras, podremos monitorizar cualquier dispositivo eléctrico/electrónico desde Internet haciendo que cualquier uso de ineficiente de la energía esté controlado.
La analogía con el mundo médico aclara mucho este aspecto: Imaginemos un enfermo que acude al médico y este le realiza una exploración y le diagnostica un resfriado. El médico le prescribe una pastilla y nunca más vuelve a saber de él. Sin embargo el paciente no mejora y vuelve al cabo de las semanas con lo que el médico haciéndole un reconocimiento rápido le prescribe otra cosa, y lo manda a su casa entrando en un círculo en el que el paciente nunca mejora. ¿No sería más lógico si el médico en lugar de ser alguien que actúa de forma aislada y puntual estuviese controlando al paciente de forma continuada y solicitase más pruebas como radiografías, análisis de sangre/orina, electrocardiogramas, etc.? De esta forma y con esa información podría determinar mejor que le sucede. Pero no acaba ahí la cosa, ¿No sería mejor aplicar una medicina preventiva como la que acostumbran a realizar los médicos de familia para evitar males mayores? Esto no es posible si el paciente va solo cuando está enfermo, sino que el paciente debe pasar revisiones continuas para verificar que todo va bien y tratar cualquier anomalía de forma anticipada.
El símil médico sirve para definir una aplicación de las ‘smartgrids’ en cuanto al control permanente. Si la red eléctrica así como todas sus cargas están permanentemente monitorizadas, el “médico de la instalación eléctrica” podrá dar diagnósticos perfectos y prevenir futuras enfermedades haciendo que la eficiencia de la demanda energética sea mucho mayor y que finalmente se ahorre dinero, tiempo y recursos.
Sistemas de gestión de la energía (SGEs)
En el centro de esta cuestión se encuentran los Sistemas de Gestión de la Energía (SGE) que son plataformas en el nube encargadas de procesar y tratar la información en bruto de las medidas adquiridas por los sensores y contadores de campo de cara a facilitar la interpretación de los datos y la toma de decisiones al gestor energético, y que en un futuro llegarán al mercado doméstico masivo, produciendo las consecuencias que hemos visto en algunas casas domóticas, en las que ellas solas auto regulan sus funciones para no derrochar energía, cerrando ventanas o apagando el clima.
Estos SGEs que en la actualidad sólo utilizan una parte de los gestores energéticos profesionales, llegarán también al mercado doméstico permitiendo acciones tales como: anticipar la factura que se va a pagar a final de mes para detectar errores, analizar tendencias y realizar previsiones de consumo, lanzar alertas al usuario por eventos que provocan pérdidas de energía, hacer “benchmarking” o comparativas basadas en indicadores y ratios entre localizaciones para detectar heterogeneidades, actuar de forma remota en la instalación activando o desactivando equipos consumidores de energía, asesoramiento en contratación energética recibiendo consejos al respecto, y la emisión de informes energéticos automatizados de cara a ofrecer las conclusiones obtenidas al cliente para que este no tenga que preocuparse de interpretar la complicada y siempre ascendente factura eléctrica.
Caso de estudio con un SGE
Para ejemplificar la gran potencia de estos sistemas se expone un caso de estudio en el cual se monitorizó con un SGE el clima de un edificio de oficinas en el que se quería adecuar el gasto energético al plan estratégico de eficiencia energética impuesto por la organización.
Tras monitorizar durante 8 semanas se detectó un patrón de conducta semanal idéntico y un uso ineficiente en la utilización del aire acondicionado, con un gasto de energía incluso en momentos de nula actividad laboral, como eran los fines de semana y las noches. Esto se puede observar bien mirando la figura 2, en la cual el fin de semana que se corresponde con el principio de la gráfica, tiene un consumo de energía permanente que debería existir.
Tras la revisión se reprogramaron los aires acondicionados haciéndolos coincidir con las entradas y salidas de personal y desactivándolos en horas de comidas en las cuales el edificio prácticamente se encontraba vacío y en donde anteriormente siempre se registraba una potencia alta, lo que indicaba que los sistemas de climatización funcionaban de forma permanente aun considerando los periodos de descanso.
Tras las mejoras se consiguió reducir de un promedio de 90,4€ semanales en gasto producido por los sistemas de climatización, a un promedio de 58,4€ semanales, lo que supuso un ahorro de 32€/semana. Para el conjunto supuso un descenso en el consumo de aire acondicionado del 35% y un ahorro de 128€ todos los meses. Esto es muy relevante porque la información manejada por los sistemas inteligentes e interpretada “en la nube” pudo ser gestionada de forma automática dando la alerta a los ingenieros. En el futuro próximo, la sinergia del Internet de las Cosas y de la red eléctrica puede provocar que estas decisiones se tomen de forma inteligente en servidores y que estos actúen sobre cada dispositivo adecuando sus consumos mediante el uso de actuadores y de sensores para verificar que todo funciona correctamente, lo cual producirá que la propia red se autorregule.
Conclusiones
La tendencia a controlar y actuar sobre los consumos es una realidad que progresivamente está ya extendiéndose desde el gran consumidor (industria, servicios y agricultura) hasta el usuario residencial. El problema energético es una cuestión que afecta a todos y afortunadamente se empiezan a disponer de las herramientas para afrontarlo con garantías y poder adentrarse en un siglo mucho mejor gestionado y más sostenible, que hará en un futuro cercano que los ciudadanos se sorprendan y critiquen los derroches energéticos del pasado. En el presente serán los Sistemas de Gestión de la Energía los encargados desde la nube de controlar y verificar el correcto funcionamiento de los consumidores y productores de energía, pero en el futuro puede que intervengan nuevas plataformas con una capacidad de procesamiento e interacción a nivel geográfico que lleve a la eficiencia energética mundial a un compromiso entre las necesidades del ser humano y el compromiso con el planeta tierra.
Referencias
- Environmental and Energy Study Institute. «Energy-Efficient Buildings: Using whole building design to reduce energy consumption in homes and offices». Eesi.org. (16 de Julio de 2010)
- Europa Energía
- IDAE
- Senion
- A3e