Más allá de los datos de medida

Comunicación presentada al II Congreso Smart Grids:

Autor

• Francisco Romero Pineda, Director Desarrollo Negocio, Schneider Electric – Energía

Resumen

Las redes eléctricas están en continua evolución, siendo ésta muy significativa en los últimos tiempos. De forma generalizada, a nivel mundial, se están produciendo cambios que están facilitando pasar de modelos de redes eléctricas tradicionales (generación centralizada, pocos equipos inteligentes instalados, comunicaciones no bidireccionales, papel irrelevante o poco activo de los consumidores, etc.) a redes cada vez más inteligentes (Smart Grids) donde hay mayor presencia de generación renovable, generación distribuida, comunicaciones bidireccionales, mayor número de sensores/equipos inteligentes, productores-consumidores (prosumers), almacenamiento de energía, coche eléctrico,  papel más relevante de los consumidores, etc., las cuales generan un ingente volumen de información valiosa que bien gestionada permite optimizar muchos de los procesos clave de los negocios eléctricos.

En este sentido, el despliegue de contadores inteligentes y la implantación de herramientas de análisis de la información se consideran factores clave por una parte, en el despliegue de las redes inteligentes, y por otra en la optimización de la toma de decisiones para mejorar procesos clave de negocio. Dichos despliegues de contadores inteligentes están forzando a las utilities a optimizar al máximo las inversiones necesarias en infraestructura y comunicaciones. Para ello, se necesita disponer de potentes plataformas de software que además de poder realizar conexiones y desconexiones de contadores de forma remota, permitan analizar grandes volúmenes de datos, eventos y alarmas para mejorar la eficiencia de la red, optimizar el consumo y ofrecer un mejor servicio a los clientes de forma indirecta (envío/accesos a información a través de in-home displays, smart phones, tablet-PC) para que puedan reducir consumos o bien realizarlos de forma directa, con el consentimiento del cliente,  de forma remota cuando la tarifa sea más económica.

El desarrollo e implantación de herramientas analíticas puede ayudar a rentabilizar las inversiones a realizar para conseguir tener redes más inteligentes y por ello, rentabilizar las inversiones en contadores inteligentes, ya que como se ha comentado, son uno de los pilares en los que éstas se cimentan.  Algunos casos de uso pueden ser: mejor estimación de la carga en la red, detección de fraude, mejor predicción de incidencias, mayor rapidez en la reposición del suministro, reducción de picos de demanda, gestión de activos, balances de energía en la red, mejor planificación de la capacidad de red, etc.).

De las redes tradicionales a las Smart Grids

Las redes eléctricas están evolucionando de forma significativa. Entre los cambios fundamentales se pueden destacar el acercamiento de la generación al consumo (generación distribuida), la generación de forma más limpia (generación renovable), la instalación de infraestructura más inteligente en campo (analizadores de calidad de energía, contadores inteligentes, estaciones carga para coches eléctricos, etc.), el almacenamiento de energía -aunque aún a pequeña escala-, el incremento del rol cada vez más activo de los consumidores y de los prosumers, y la implantación de sistemas de información (AMI, MDM, Meter Data Analytics, etc.) que ayuden a recoger, almacenar, tratar y correlacionar los grandes volúmenes de información para lograr optimizar muchos de los procesos clave del negocio eléctrico.

Asimismo se puede hablar de nuevos modelos de negocio en los que las utilities tercerizan determinados procesos no claves de su negocio (Centro del Proceso de Datos, Gestión de la Infraestructura de Medida, etc.), alojándolos en la nube (Cloud Computing) y pagando por su uso/servicio (modelo SaaS – Software as a Service).

La necesidad de pasar de modelos de redes eléctricas tradicionales o redes eléctricas inteligentes viene dada por una parte por los cambios regulatorios (distintos según los países y a distintas velocidades, pero todos con un denominador común basado en la mayor eficiencia de las redes) y por otra, por factores económicos tales como:

• Reducción de los costes operativos, como son las lecturas de los contadores y las conexiones y desconexiones de los mismos.
• Disponibilidad de la información de red necesaria para reducir en primer lugar el número e impacto de las incidencias en la red eléctrica y por otro, minimizar los tiempos de reposición del servicio cuando éstas se produzcan.
• Necesidad de mejorar los procesos de negocio para facilitar la gestión de la demanda (VPP- Virtual Power Plant, HAN- Home Area Network, etc.).
• Optimizar la gestión de activos, gestionándolos de forma más eficiente para minimizar la necesidad de inversiones en extensiones de red.

Hay a fecha actual un entendimiento mundial común de lo que se entiende por Smart Grids y de la necesidad de implantarlas pero pocas utilities en el mundo tienen aún un elevado grado de implantación. Por el contrario, lo que sí está muy generalizado es el desarrollo de proyectos piloto de forma previa a acometer las inversiones necesarias que requieren las Smart Grids (despliegue de contadores inteligentes y mayor automatización de la baja tensión, por nombrar dos de las más representativas).

Factores clave para asegurar el éxito en los despliegues de Smart Meters

Como se ha comentado anteriormente, el despliegue de contadores inteligentes (smart meters) es uno de los pilares en los que se debe apoyar la construcción de las redes inteligentes. Dichos despliegues requieren un elevado nivel de inversión. Una vez tomada la decisión de reemplazar los contadores electro-mecánicos por contadores inteligentes (electrónicos), se deben tener en cuenta una serie de factores críticos para asegurar la máxima rentabilidad de la inversión (ROI -Return of Investment-)

Se indican a continuación dichos factores clave:

• Especificar de forma detallada los requerimientos de la infraestructura asociada a la gestión remota de la medida que cumpla la regulación del país, si existe, y las necesidades de negocio presente y futuro que las empresas eléctricas prevean. En relación a los requerimientos de la infrastructura de hardware y software, al menos se deben especificar los referentes a los contadores, los concentradores de datos de medida, los protocolos de comunicaciones entre contador y concentrador, las comunicaciones aguas arriba del concentrador los sistemas head-end y el sistema MDM (Meter Data Management), así como las integraciones necesarias a desarrollar con los sistemas legados de la empresa.
• Disponer de un único sistema  head-end, sobre todo en caso de que la operación de la infraestructura de medida vaya a ser realizada por la empresa eléctrica para facilitar la realización de la misma al poner a disposición de los operadores de una única plataforma/interfaz de usuario para realizar las altas, bajas, modicaciones de infraestructura de medida, así como la gestión de sus incidencias.
• Especificar la infraestructura de hardware y software de medida de forma abierta y escalable para facilitar futuras implantaciones de funcionalidades Smart Grids, como por ejemplo la identificación del fraude y la gestión de la demanda.
• Analizar la necesidad de analizar los datos de medida (MDA – Meter Data Analytics) y de desarrollar aplicaciones que los pongan en valor. En función de múltiples factores, esto se podría realizar antes de despliegue masivo de contadores inteligentes (durante un piloto), en paralelo al proyecto de implantación de los Smart Meters, o bien de forma posterior a la implantación.
• Planificar un proyecto piloto para probar toda la infraestructura de medida específica (hardware, software y telecomunicaciones), antes de lanzar el despliegue masivo de implantación de los Smart Meters.
• Decidir, antes de publicar el RFP, si el proyecto será llave en mano o no, si la utility se responsabilizará de operar y mantener la infraestructura de medida o si ésta se tercerizará, así  como el enfoque tecnológico solicitado (SaaS – Software as a Service, Cloud Computing).

Análisis de datos para optimizar la eficiencia en las redes

El análisis de los datos de medida, fundamentalmente, así como de otra información procedente de otros sensores y equipos instalados en campo, facilitan la construcción de cuadros de mando y de consultas e informes para mejorar determinados procesos de negocio asociados a la medida y de otros procesos del negocio de la distribución eléctrica.

Entre ellos podemos mencionar los referentes al análisis de eventos de medida, los análisis de las curvas de carga de los clientes y los referentes a la calidad y continuidad en el suministro de la energía eléctrica.

Estos servicios se pueden ofrecer en la nube mediante subscripción.

Analytics: Casos reales de uso

Operación remota del consumo según precios horarios

En base al conocimiento en el día N de los precios horarios de la energía eléctrica para el día N + 1, así como de los acuerdos con determinados clientes – cuya infraestructura eléctrica permite desconectar determinadas carga-, el Operador de la infraestructura de medida conecta en remoto determinadas cargas (caldera, calentador, etc.) en la ventana horaria de 5 horas, en la que los precios de la energía eléctrica  son los más bajos del día.

Conexiones y desconexiones remotas

Reducción del coste de los procesos de conexiones y desconexiones remotas por alquileres de vivienda (fundamentalmente en verano e/o invierno), realizándolos en menos de una hora (de media) y de forma remota.

Reducción de incidencias y tiempos de reposición del suministro

Los eventos, alarmas y estado de los contadores  se registran en el sistema DMS en cuasi tiempo real. De esta forma el DMS puede prever mejor las posibles incidencias en la red y si éstas ocurren, puede analizar mejor el origen del fallo del suministro así como de las maniobras a realizar para reducir al máximo el tiempo de reposición del suministro eléctrico.

Integración con equipos eléctricos instalados en las viviendas

Integración de Smart Meters con equipos eléctricos instalados en la vivienda (caldera, termostato, estaciones de carga coche eléctrico, etc.) mediante comunicaciones C-Band y Zigbee.  Esto le permite al usuario, mediante su IHD (in home display) , consultar su consumo instantáneo, tensión, el uso mensual acumulado de energía, etc., así como información sobre precios horarios,  de la energía, cortes de energía previstos, señales para hacer un uso más eficiente de la energía, etc.

Conclusiones

• Las Smart Grids son una tendencia a nivel mundial pero aun no una realidad actual. Por el contrario, si está muy generalizado la realización de proyectos piloto previos.
• Los Smart Meters y las herramientas de análisis de datos son necesarias para las implantaciones de las redes inteligentes y para optimizar la eficiencia de las mismas.
• Es crítico la identificación y gestión de todos los factores clave a tener en cuenta de forma previa al lanzamiento de RFP para el despliegue masivo de contadores inteligentes.
• Las tecnologías actuales permiten a las utilities pensar en modelos de negocio menos tradicionales, como son la tercerización de la operación y mantenimiento de la infraestructura de red, el alojamiento de la infraestructura de medida de hardware y software en la nube (Cloud Computing) y  el enfoque de pagar por uso (SaaS – Software como Servicio).
• La estructuración y correlación del ingente volumen de información  asociado a las redes inteligentes  es totalmente necesario para la mejor toma de decisiones y para ampliar la calidad y tipo de servicios a ofrecer a los clientes.
• Aunque aún no muy extendidos, ya existen casos de éxito en el desarrollo de aplicaciones/algoritmos en base al análisis de la información que optimizan determinados procesos de negocio y amplían los servicios a ofrecer a clientes.