Smart Grid
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Este documento describe los conceptos clave de las redes eléctricas inteligentes o "Smart Grids". Explica que las redes eléctricas tradicionales tienen limitaciones como mediciones agregadas y oferta inelástica. Un Smart Grid es un sistema de generación y distribución eléctrica integrado capaz de optimizar la relación oferta-demanda en tiempo real mediante hardware y software. Finalmente, señala algunas oportunidades para Costa Rica como aplicar programación dinámica aproximada y minería de datos para optimizar la distribución y
Smart Grid
- 1. Smart Grids Santiago Núñez Corrales Director Científico Fundación Pro Energías Renovables
- 2. El Contexto Global: Cambio Climático • Los recursos de la Tierra son finitos • Las demandas de la actividad humana son infinitas y crecientes • Retos centrales: • Modelos económicos centrados en la sustentabilidad que conlleven a cambios en patrones de consumo • Tecnologías que maximicen el aprovechamiento de recursos energéticos • Nuevas fuentes de energía de mayor eficiencia por unidad de tiempo y resiliencia, capaces de integrarse de forma transparente a la malla energética
- 3. La Malla Eléctrica • Un conjunto interrelacionado de fuentes energéticas, generadores, distribuidores, consumidores, dispositivos y circuitos caracterizada por tres atributos: • Estandarización • Calidad del servicio • Resiliencia • Factores determinantes: oferta y demanda
- 7. Limitaciones de las Redes Eléctricas Tradicionales• Mediciones agregadas: las mediciones de consumo no ocurren en tiempo real, sino que ocurren por periodos de consumo extensos (días). • Oferta inelástica: la oferta de potencia para un tiempo t es fija en el mismo circuito. Mayor potencia implica más número de circuitos, menor potencia resulta en sobredimensionamiento. • Calidad sensible a fuentes de generación: debido al desconocimiento en tiempo real de carga, agregar fuentes de energía distintas a la principal puede degradar la calidad de la tensión entregada
- 8. ¿Por qué es importante tener mediciones en tiempo real?• La red eléctrica es un sistema estocástico • Las reglas de asignación de potencia son determinísticas • Los actores del sistema son numerosos y con comportamiento aleatorio • La decisión de asignar potencia (política) actual depende de una oferta fija actual y de una demanda variable anterior
- 9. ¿Qué es un Smart Grid? Un sistema de generación y distribución eléctrica integrado, basado en software y hardware asociado a una malla eléctrica, capaz de optimizar la relación oferta-demanda en tiempo real.
- 10. • Modelo económico: incentivos de ahorro + incentivos de generación individual (e.g. vehículos eléctricos) para reducir emisiones. • Sustentabilidad: venta de electricidad y reducción de combustibles fósiles de la malla eléctrica. • Patrones de consumo: consumidor responsable con herramientas de monitoreo personalizadas y potencial generador.
- 11. • Tecnologías: desarrollo de hardware de medición y software de predicción y control en tiempo real • Aprovechamiento: sistemas que al estar en tiempo real pueden predecir con minutos o segundos la demanda futura y reducen su desgaste. • Recursos energéticos: uso de tecnologías estandarizadas permite incluir nuevos recursos energéticos.
- 12. • Nuevas fuentes de energía: personales, comunitarias, sectoriales, plasma. • Mayor eficiencia por unidad de tiempo y resiliencia: detección de demanda inmediata y de fallos en la infraestructura. • Integración transparente: no se altera la calidad del servicio con agregar o remover unidades de generación.
- 13. ¿Cuál es la imagen de un Smart Grid?
- 20. Seguridad en Smart Grid • La presencia de hardware y software programable implica un reto moderno: ciberseguridad • Ejemplos • Stuxnet (2010), un virus diseñado para infectar infraestructura crítica Siemens • Vulnerabilidad de infraestructura SCADA (2012)
- 25. ¿Qué oportunidades existen para Costa Rica?
- 26. Precondiciones • Es indispensable un cambio en el marco regulatorio de generación eléctrica independiente • Reglas claras para generadores individuales con referencia a mejores prácticas y estándares internacionales • Reforzamiento del capital humano en Energía • Reorganización del espectro radioeléctrico para reserva de bandas con fines de comunicación de Smart Grid (segundo dividendo digital)
- 31. Aplicación de Programación Dinámica Aproximada y Minería de Datos para Optimización de la Distribución y Uso de Potencia en la Red Eléctrica de Costa Rica Un proyecto piloto con tecnología de punta