Las redes inteligentes están arraigadas en la trama de la infraestructura global moderna. Mediante la adopción de tecnología digital, la transferencia de datos bidireccional, las redes inalámbricas y los sistemas inteligentes de administración de redes, los sistemas de distribución eléctrica pueden optimizar drásticamente la eficiencia energética y reducir los costos para el consumidor.
Esta iniciativa de adopción masiva fue posible en gran medida gracias a la Internet de las cosas (IoT), una culminación de sensores inteligentes, redes de comunicación y procesamiento de datos. La IoT ha permitido que tanto las infraestructuras eléctricas nuevas como las históricas se vuelvan “inteligentes” y sean más eficientes.
Este artículo identifica cómo los sistemas de IoT de redes inteligentes contribuyen con las infraestructuras de medición avanzada (AMI) y otras tecnologías de redes inteligentes.
Medidores inteligentes
El uso más extendido de la IoT en aplicaciones de redes inteligentes es a través de los medidores inteligentes. Estos dispositivos son medidores de servicios públicos conectados a la red que monitorean el consumo y el estado del servicio en el punto de uso, o en puntos de distribución críticos en toda una infraestructura de red. Además, poseen comunicación bidireccional con el proveedor de servicios públicos.
Lo más importante es que los medidores inteligentes ayudan a reducir el desperdicio de energía. Los primeros estudios de la Comisión Europea realizados en 2012 indicaron que la adopción de medidores inteligentes generaba una reducción en las facturas de electricidad de los hogares en un 12 % en promedio, mientras que los grandes consumidores comerciales ahorraban un 58 %.
Históricamente, los medidores requerían un seguimiento manual del consumo de energía de los clientes. Durante los primeros años de la época de medición de servicios públicos, esto requería que el personal del servicio llevara a cabo un seguimiento físico de las lecturas analógicas de los medidores en intervalos de tiempo específicos (por ejemplo, cada dos meses), lo cual era costoso e ineficiente.
La tecnología de lectura automática de medidores (AMR) fue el primer paso hacia una red inteligente. Sin embargo, incluso los medidores de servicios habilitados para AMR y que se monitoreaban de forma remota no se consideraron “inteligentes”, ya que no proporcionaban una comunicación bidireccional.
Los medidores inteligentes modernos permiten que las empresas de servicios públicos recopilen datos provenientes de estos medidores y envíen comandos, actualizaciones e información a dicho medidor. El proveedor también puede desconectar o regular el servicio de manera remota; por ejemplo, desconectar la energía en una propiedad que no ha pagado sus facturas. También se pueden establecer umbrales de consumo modulados para una estructura de precios basada en el tiempo.
Los medidores inteligentes se ven con mayor frecuencia en aplicaciones de servicio eléctrico, pero también se usan para monitorear gas natural y agua. Los medidores inteligentes de servicio eléctrico permiten la detección de energía en tiempo real, notificaciones de cortes de energía, medición de energía bidireccional (si el terminal genera energía; por ejemplo, a través de paneles solares), monitoreo de la calidad de la energía, desconexiones remotas del servicio y software de administración de datos del medidor.
La IoT y la infraestructura de medición avanzada en las redes inteligentes
Los medidores inteligentes son tan “inteligentes” como la infraestructura a la que están conectados. La tecnología de IoT permite que los medidores inteligentes se conecten de forma física o inalámbrica al sistema de gestión de red de la empresa de servicios públicos. En el caso de las redes eléctricas inteligentes, los medidores inteligentes se conectan en red dentro de una malla localizada que luego transmite a un centro de servicios públicos local. Estos centros posteriormente se conectan a otros centros locales, así como a los centros de TI principales de la empresa de servicios públicos, para que la compañía pueda aplicar prácticas de gestión de redes inteligentes y optimización basada en la demanda.
La infraestructura de medición avanzada es el resultado de la tecnología de IoT para redes inteligentes y utiliza técnicas de comunicación de IoT inalámbrica por cable e inalámbricas. Por ejemplo, los medidores inteligentes EnergyAxis REX2-EA de Byram Labs utilizan comunicaciones inalámbricas ZigBee de 900 MHz y 2,4 GHz para actuar como terminales de medidores inteligentes conectados a una red en malla, así como una puerta de enlace para otros dispositivos de energía inteligente en el hogar. Por ejemplo, una gama de medidores inteligentes conectados a través de una red en malla inalámbrica puede conectarse a un concentrador que esté cableado a través de una línea fija, fibra óptica u otra infraestructura de telecomunicaciones y, desde allí, conectarse a los servidores de TI de la empresa de servicios.
Una infraestructura de medición avanzada es mucho más que una serie de medidores inteligentes. Más bien, esta infraestructura sofisticada está compuesta por el hardware y el software para medidores inteligentes, las redes de comunicación que conectan todas las subredes y los concentradores, el software de gestión de datos de medidores y los sistemas de TI, así como los sistemas operativos de los proveedores que permiten actuar en función de los datos generados por una red inteligente.
IMAGEN 1: Una red eléctrica inteligente altamente simplificada que muestra el mecanismo interno de la generación, la distribución, el uso y el control del servicio público.
En la imagen de arriba, cada concentrador y terminal dentro de la red eléctrica contribuye a la infraestructura de medición avanzada. Se utiliza software y hardware de administración de datos altamente sofisticado para recopilar, comprender, administrar y optimizar la electricidad generada y consumida, todo lo cual contribuye con la infraestructura de medición avanzada y las redes inteligentes.
Adopción global de la infraestructura de medición avanzada
Los medidores inteligentes y la infraestructura de medición avanzada se están implementando en todo el mundo a velocidades vertiginosas. No obstante, la adopción de tecnología de redes inteligentes difiere entre continentes, países, estados y ciudades.
En países con compromisos estrictos para combatir con prontitud el cambio climático, la adopción de medidores inteligentes está mucho más extendida. En la actualidad, la Unión Europea ha experimentado las más altas tasas de penetración de medidores inteligentes, con un objetivo original para 2014 de medidores inteligentes en el 80 % de los terminales de servicios públicos para 2020. Este objetivo no se cumplió para 2020, pero muchos países dentro de la UE lograron el objetivo.
Países como Suecia (100 % de adopción), Finlandia (100 % de adopción), Estonia (98 % de adopción) y Dinamarca (80 % de adopción) han alcanzado los puntos de referencia establecidos en 2014. Sin embargo, países como Alemania, República Checa, Grecia, Croacia y Chipre decidieron no exigir la implementación de medidores inteligentes debido a inquietudes sobre la privacidad de los datos, específicamente aquellas relacionadas con los aspectos de IoT de los medidores inteligentes, o el incumplimiento de los requisitos legales.
En comparación, en 2020, los Estados Unidos (el segundo país con mayor consumo de electricidad a nivel mundial) tuvo una tasa actual de penetración de medidores inteligentes de casi el 50 %. Esto equivale a un total de 102 millones de instalaciones de AMI, y solo seis estados ostentan medidores inteligentes en más del 80 % de los hogares (California, Georgia, Maine, Michigan, Oklahoma y Vermont) según EIA. Otros seis estados han adoptado regulaciones que apuntan a tasas de implementación futuras del 80 %, pero no existen requisitos en todo el país para la adopción de medidores inteligentes a partir de 2022.
Para obtener más información sobre la adopción del mercado global y las proyecciones sobre el uso de medidores inteligentes, los obstáculos para la adopción de estos medidores y los desafíos de diseño, lo invitamos a consultar nuestro artículo Medidores inteligentes: Diseñe una parte clave del ecosistema de redes inteligentes.
El futuro de las redes inteligentes y la IoT
Las redes inteligentes globales dependen en gran medida de la adopción incremental de medidores inteligentes y de la infraestructura de IoT necesaria para respaldarlas. A nivel mundial, existe un progreso increíble hacia la utilización de tecnología de redes inteligentes para optimizar el consumo de energía, reducir el desperdicio de energía, ahorrar dinero a los consumidores y luchar contra el cambio climático. Existen muchos obstáculos para la adopción generalizada de las redes inteligentes. No obstante, la IoT está permitiendo la adopción de terminales de infraestructura crítica para redes inteligentes en todo el mundo.
