Comunicación presentada al II Congreso Smart Grids:
Autor
- José Ignacio Briano, Socio, CREARA
Resumen
CREARA ha llevado a cabo un análisis de casos de Smart Grids con el fin de mostrar las similitudes existentes, comparar la variedad de estrategias de implementación y analizar el objetivo de los proyectos. Se estudiaron varios componentes de Smart Grids, siendo los contadores inteligentes el elemento básico de todos los proyectos. Por un lado, se concluye que con el fin de aumentar la probabilidad de éxito de un proyecto se debe establecer un objetivo claro y no se recomienda incluir un número excesivo de tecnologías. Además, se debe tener en cuenta la participación de un gran número de actores (reguladores, servicios públicos, consumidores, fabricantes de equipos, etc.).
Introducción
Numerosos proyectos de Smart Cities se han realizado o están siendo implementados en la actualidad, en ciudades de todo el mundo. CREARA ha llevado a cabo un análisis de cerca de 40 casos de Smart Cities con el objetivo de extraer conclusiones y buenas prácticas.
Los casos analizados son variados: desde pequeños proyectos piloto hasta proyectos más ambiciosos que incluyen varias tecnologías de Smart Grids, cubriendo varias regiones geográficas (Europa, Norteamérica y América Latina, Asia, Oriente Medio y Australia).
El proyecto
El proyecto realizado por CREARA se titula “Sustainable electric systems – Smart City Light House Cases” y consiste en analizar casos de Smart Cities con especial atención a los siguientes componentes de las Smart Grids:
- Contadores inteligentes y AMI (infraestructura de medición avanzada)
- Gestión de la demanda
- Involucración del consumidor
- Automatización de la red
- Energías renovables
Además, se estudiaron aspectos económicos tales como la inversión, la rentabilidad y el ratio coste-beneficio.
Metodología
Atendiendo principalmente a las tecnologías mencionadas, se ha recopilado información de fuentes secundarias así como de entrevistas con Project Managers de algunos de los proyectos estudiados. Las siguientes figuras muestran un resumen de la información obtenida:
Resultados
Contadores inteligentes
El análisis de casos de Smart Cities muestra que los contadores inteligentes son la tecnología más utilizada. Todos los proyectos analizados incluían contadores inteligentes en la estrategia de implementación, aunque el objetivo del proyecto fuera distinto.
Por ejemplo, en algunas ciudades se instalaron contadores inteligentes para mejorar la lectura de datos y en otras ciudades fueron combinados con otras tecnologías para dar a los consumidores un mayor valor añadido (p. ej. información adicional sobre su consumo y sobre elementos tales como las tarifas de electricidad).
Los contadores inteligentes, una tecnología probada y el componente más básico utilizado por todos los proyectos de Smart Cities, son un claro ejemplo de facilitador en el que basar el despliegue de otras tecnologías.
Como sugiere el proyecto Smart Watt realizado en Aachen, la implantación de contadores inteligentes todavía no es económicamente viable para los consumidores (los ahorros se encuentran entre 10 y 15 euros al año para los hogares y las empresas).
En muchos casos, la instalación de los contadores inteligentes se ha complementado con un despliegue de infraestructura de medición avanzada (AMI). Los contadores inteligentes junto con AMI pueden resultar en un consumo más eficiente, como se ha demostrado en el proyecto e-Telligence en Cuxhaven, donde se logró una reducción de la demanda máxima a través del despliegue de estas tecnologías, junto con tarifas eléctricas con discriminación horaria.
Para los servicios públicos, los medidores inteligentes y AMI tienen varios beneficios: automatizan la lectura de contadores, eliminan la necesidad de realizar estimaciones y visitas físicas por parte de los empleados, permiten la conexión/desconexión remota de los puntos de consumo y mejoran el servicio al cliente al proporcionar más información sobre el consumo.
De acuerdo con los estudios analizados, parece más eficaz llevar a cabo proyectos piloto antes del despliegue masivo de contadores inteligentes. En Naperville, por ejemplo, los contadores inteligentes que desde 2010 fueron instalados en 99% de los hogares ahora deben ser reemplazados, dado que los contadores inteligentes no son compatibles con la infraestructura de medición tradicional, provocando incendios debido al sobrecalentamiento. Si un piloto se hubiera llevado a cabo para identificar los problemas técnicos, la necesidad de reemplazo podría haberse evitado.
En Chile, por ejemplo, un proyecto piloto se inició para probar las funcionalidades de contadores con las condiciones de la red eléctrica y para confirmar los beneficios para los clientes, así como para identificar los cambios normativos necesarios para un despliegue masivo de Smart Grids.
Gestión activa de la demanda
La gestión activa de la demanda (GAD) se centra en influir la demanda para reducir el consumo de energía o hacerlo más eficiente. En las Smart Cities analizadas para este estudio, la GAD ha tomado diferentes formas, pero muchos de los proyectos se centran en el desplazamiento de la carga. Todas las iniciativas han dado resultados positivos, ya que estaban bien estructuradas e implementadas.
Involucración del consumidor
La aplicación de diferentes tecnologías puede conducir a la reducción del consumo y al aumento de la eficiencia, pero en general su aplicación requiere de la implicación del consumidor. La involucración del consumidor es esencial para el éxito de un proyecto de Smart Cities, porque la tecnología por sí sola no puede implementar cambios con respecto al patrón de consumo. Según han explicado sobre el proyecto de Fort Collins, la Smart Grid se beneficia de la integración de las tecnologías, pero para aprovechar todo su potencial los usuarios tienen que participar. Por lo tanto, una de las prioridades en proyectos de Smart Cities es la involucración del consumidor en el sistema.
Automatización de la red
Por el lado de suministro de electricidad, la red de transmisión y distribución juega un papel importante. En este sentido, los proyectos de Smart Cities han puesto en práctica diferentes tecnologías para automatizar la infraestructura de distribución y las subestaciones.
En Búzios, Brasil, elementos de control se instalaron en las dos líneas de transmisión y distribución, con el objetivo de controlar el flujo de energía, mejorar la calidad del servicio y evitar la necesidad de ampliar la capacidad de red.
Generación distribuida
Numerosos sistemas de generación renovable se han instalado en varios proyectos de Smart Cities, con el objetivo de acercar parte de la generación eléctrica a los puntos de consumo y aumentar la proporción de tecnologías más limpias.
En las ciudades analizadas, se buscó integrar los sistemas renovables existentes o instalar nuevas plantas principalmente de las siguientes tecnologías:
- fotovoltaica
- solar térmica
- eólica
- biogás
- sistemas combinados de calor y electricidad (CHP) y combinación de calor, energía y refrigeración (CHPC)
Las ciudades han optado por la instalación de dichos sistemas en edificios públicos o directamente en los hogares de los consumidores. En Hoogkerk, por ejemplo, en todas las casas se han instalado paneles fotovoltaicos para el suministro de electricidad. Adicionalmente, se instaló un aerogenerador de 2,5 MW para satisfacer la demanda energética de los hogares.
Presupuesto
El presupuesto depende en gran medida del alcance del proyecto y su objetivo. Por ejemplo, probar nuevas tecnologías requiere más inversión que implementar elementos existentes y ya probados.
Los presupuestos de los proyectos de Smart Cities ascienden como mínimo a 382 € por hogar participante y como máximo a 900.000 € (120.000 € si no se considera la ciudad de Masdar), dependiendo en gran medida del objetivo y alcance del proyecto.
Conclusiones
Como resultado del análisis de casi 40 casos, se han extraído conclusiones generales y una serie de buenas prácticas, que se resumen a continuación:
- Los objetivos de los proyectos de Smart Cities son variados, sin embargo, suele haber un enfoque común de reducción de emisiones a través de la eficiencia energética
- Mientras algunos proyectos tienen como objetivo la implementación de tecnologías relativamente maduras (p. ej. los contadores inteligentes), otras se centran en probar tecnologías incipientes de redes inteligentes, para implementarlas a medio plazo
- La mayoría de los proyectos representan piloto o de implementación de alguna tecnología en particular; pocos forman parte de una estrategia global de Smart Grids (como lo es Jeju en Japón)
- Algunos proyectos representan la fase inicial en la implementación de tecnologías
- Idealmente, los proyectos deben tener un objetivo principal y no incluir una cantidad excesiva de tecnologías ya que esto puede resultar en una menor eficacia global:
- Con el fin de facilitar la coordinación, las tareas deben ser estructuradas en módulos bien definidos y específicos
- Contar con proyectos y tareas estructuradas permite obtener datos estadísticamente representativos y comparables, lo que facilita la extracción de conclusiones
- El beneficio de las Smart Grids es variado, afectando a numerosos agentes y elementos:
- Consumo eléctrico y factura eléctrica de los consumidores finales de electricidad
- Reducción del tiempo de respuesta ante interrupciones de suministro
- Ahorro de costes (p. ej. a través de la lectura virtual de contadores)
- Mejor predicción de la generación de fuentes de energía renovables distribuidas
- Los proyectos de Smart Grids involucran a un gran número de actores: reguladores, servicios públicos, consumidores, fabricantes de equipos, sociedad, etc.
- Es complejo realizar una estimación fiable de la rentabilidad económica de los proyectos de Smart Grids para todos los actores involucrados:
- Un análisis de costo-beneficio requiere una visión a largo plazo y un entorno estable.
- En muchos casos, una parte importante de los beneficios son externalidades, que son difíciles de cuantificar.
Finalmente, el análisis muestra que los proyectos de Smart Cities son difíciles de comparar, ya que en muchos casos su naturaleza y organización es diversa y la información disponible no es suficiente para extraer conclusiones basadas en hechos.
Estas reflexiones deben tenerse en cuenta a la hora de implementar futuros proyectos y de evaluar los ya existentes. Un análisis más detallado, por tanto, debe centrarse en la homogenización de los datos y en el desarrollo de indicadores de rendimiento específicos.
Sobre la base de tales indicadores, los reguladores y decisores podrían reorientar los proyectos existentes, así como los nuevos planes, para concentrarse en las medidas más eficaces.
Agradecimientos
La realización de este proyecto por parte de CREARA fue posible gracias a la colaboración de varios profesionales, tales como Jack Coory (consultor), Project Managers de los casos de Smart Cities analizados y el European Copper Institute.
Referencias
- Baker, Lee., 2013. «EPB Deploys America’s Fastest Fiber-optic Smart Grid», Electric Energy Online.
- Database Smart Grid Information Clearinghouse, 2013.
- EDP Distribuicao, 2013. “Benefits in Energy Power Losses resulting from Smart Grids, CO2 Emissions and Fuel Combustion, IEA, 2012
- EPRI, 2012. «Guidebook for Cost/Benefit Analysis of Smart Grid Demonstration Projects”.
- EPRI, 2010. “Methodological Approach for Estimating the Benefits and Costs of Smart Grid Demonstration Projects”.
- EPRI, 2009. «Energy Savings and Carbon Emissions Reductions Enabled by a Smart Grid.»
- EWE, 2013. “eTelligence Final Report”.
- IEEE Smart Grid, 2013. “Interview with Avnaesh Jayantilal”.
- IIASA, 2012. “Global Energy Assessment, Toward a Sustainable Future”.
- Intelligent Utility, May-June 2013. «How to Manage a Smart Grid Communications Network.»