SMART GRID (RED INTELIGENTE)

La Nueva Revolución Energética

La tecnología de redes inteligentes ha sido objeto de burlas desde principios de la década de 2000, pero ¿qué tan cerca estamos de una gestión energética verdaderamente eficiente?

Durante las últimas tres décadas, ingenieros y legisladores han trabajado juntos para ofrecer a los consumidores una red eléctrica con mayor eficiencia, mayor seguridad y menos cortes. Para lograr esta visión se requiere la interoperabilidad de muchos sistemas y dispositivos diversos.

RED ELÉCTRICA

La digitalización y los controles inteligentes pueden reducir las emisiones de los edificios en 350 millones de toneladas de CO₂ para 2050.

Fuente: IEA

Beneficios y Barreras

Modernizar nuestra infraestructura energética no es una tarea fácil. Las innovaciones que impulsan la tecnología de redes inteligentes conllevan desafíos importantes. A medida que los ingenieros diseñan soluciones innovadoras, considere lo siguiente.

BENEFICIOS

$una cuadrícula de círculos, con un camino trazado a través de ellos\$

Personalización Flexible

La eficiencia mejorada de la red reduce los costos para las empresas de servicios públicos y los consumidores, lo que impulsa la adopción de tecnologías energéticas personalizables adaptadas a las diversas necesidades de los usuarios.

un escudo estilizado con una marca de verificación circular en el interior

Confiabilidad y Resiliencia

El monitoreo del flujo de energía en tiempo real permite la automatización de la red inteligente, lo que exige tecnologías robustas y diseñadas con precisión.

una hoja estilizada con un tallo y venas, dentro de un círculo rodeado de líneas radiales

Aprovechamiento de las Energías Renovables

Las redes inteligentes facilitan el equilibrio dinámico de la oferta y la demanda de energía renovable, lo que garantiza una transferencia eficiente de energía a áreas de alta demanda y minimiza las pérdidas de almacenamiento.

BARRERAS

Una caja en una pila de cajas, resaltada por líneas azules y rayos de luz que salen disparados.

Integración de Tecnologías

El diseño de productos de redes inteligentes implica la integración de diversas tecnologías, protocolos y estándares en soluciones interoperables, lo que requiere pruebas e inversiones exhaustivas.

una representación estilizada de un edificio, un juzgado o un edificio gubernamental

Legalidad y Adopción

Las políticas energéticas en evolución y los estrictos estándares de confiabilidad aumentan los costos de desarrollo e implementación, lo que puede retrasar la entrada al mercado.

un ojo estilizado dentro de un escudo, que simboliza el concepto de seguridad y vigilancia

Ciberseguridad

Para proteger la integridad de las redes inteligentes, es importante implementar medidas de seguridad como el cifrado, la autenticación y la detección de amenazas en tiempo real.

IMPULSO DEL MERCADO

Impulsadas por una mayor demanda mundial de energía asequible, una mayor conciencia sobre la gestión de la huella de carbono y el auge de las energías renovables, se espera que las proyecciones de inversión en redes inteligentes alcancen aproximadamente los 185 mil millones de dólares (USD) en 2029.

Norteamérica

Europa

Asia Pacífico

Sudamérica

Oriente Medio y África

60.3B

2023

71.7B

2024

185.0B

2029

Fuente: Markets & Markets

DISPOSITIVOS DE RED

La durabilidad y flexibilidad del hardware son fundamentales para garantizar una comunicación adecuada a través de la red y un flujo de energía eficiente.

El hardware de red está creciendo significativamente a medida que los dispositivos capturan datos tanto de los consumidores como de las empresas de servicios públicos. Las innovaciones de ingeniería siguen avanzando en lo siguiente:

Un medidor eléctrico montado en una pared de color verde claro.

Medidores Inteligentes

Las baterías y otras tecnologías de almacenamiento retienen el exceso de energía generada durante los períodos de baja demanda para su uso durante los momentos de demanda máxima, lo que mejora la estabilidad y la eficiencia de la red.

Dos trabajadores de servicios públicos están trabajando en una línea eléctrica. El trabajador de la izquierda está en un camión grúa, mientras que el trabajador de la derecha está trepando al poste. Ambos llevan cascos amarillos y chalecos de seguridad

Sensores Avanzados

Supervisan el rendimiento y el estado de las líneas eléctricas, transformadores y otras infraestructuras clave de la red eléctrica para detectar fallas, optimizar el mantenimiento y evitar cortes.

Un trabajador con un mono amarillo y un casco blanco inspecciona un gran panel eléctrico

Unidades de Medición de Fasores

Las PMU miden el flujo de ondas eléctricas para proporcionar datos en tiempo real sobre el estado de la red eléctrica, medir la resiliencia y mejorar la capacidad de la red para integrar o eliminar fuentes de captura de energía adicionales.

Vista aérea de una instalación de sistema de almacenamiento de energía de batería (BESS) a gran escala. El BESS está compuesto por numerosos contenedores de batería rectangulares, dispuestos en filas y columnas

Sistemas de Almacenamiento de Energía

Las baterías y otras tecnologías de almacenamiento retienen el exceso de energía generada durante períodos de baja demanda para su uso durante los momentos de demanda máxima, lo que mejora la estabilidad y la eficiencia de la red.

SISTEMAS DE ENERGÍA SUSTENTABLE

Dando Energía al Futuro

Si bien la tecnología de redes inteligentes no ha alcanzado su potencial de integración total, se pueden ver varios casos de uso enfocados en su efectividad en diferentes industrias, en aplicaciones como automóviles, redes domésticas y microrredes.

Una ilustración muestra un sistema de red de paneles solares y estaciones de carga de vehículos eléctricos. Cuatro filas de paneles solares están dispuestas en un patrón de cuadrícula, cada panel genera energía limpia.

Los cargadores que utilizan electrónica avanzada permiten una conversión CA/CC perfecta para un flujo de energía bidireccional y emplean inversores y convertidores de alta eficiencia con una distorsión armónica mínima, aprovechando semiconductores de carburo de silicio (SiC) o nitruro de galio (GaN) para un rendimiento superior, de conformidad con las normas IEEE 1547 y UL 1741.

Las redes de vehículo a red (V2G) utilizan este flujo de energía bidireccional para respaldar la red más grande. Extraen energía en momentos óptimos, lo que reduce la tensión en la red durante la demanda máxima, y la devuelven cuando no se necesita, lo que mejora la estabilidad y la eficiencia de la red. Este sistema permite que los vehículos eléctricos actúen como unidades móviles de almacenamiento de energía, lo que contribuye a una infraestructura energética más equilibrada y resistente.

Una imagen muestra un barrio de tres casas, cada una con paneles solares en sus techos y estaciones de carga de vehículos eléctricos en sus garajes.

Una red de vehículo a hogar (V2H) permite que un vehículo eléctrico (VE) suministre energía a un hogar a través de un cargador bidireccional y un sistema de gestión de energía del hogar (HEMS). El cargador bidireccional convierte la energía de CC de la batería del VE en energía de CA para el hogar durante cortes de la red o períodos de demanda máxima, gestionados por un controlador de gestión de energía. Los componentes clave incluyen medidores inteligentes, inversores y sistemas de gestión de carga dentro del panel eléctrico del hogar, lo que garantiza una integración perfecta con la red.

Los desafíos como la eficiencia de conversión de energía y la degradación de la batería se abordan con inversores de alta eficiencia y algoritmos de carga óptimos. El cumplimiento normativo y la compatibilidad con la red inteligente garantizan la seguridad y la confiabilidad, lo que respalda beneficios como respaldo de emergencia, ahorro de costos mediante la reducción de picos y contribuciones a la estabilidad de la red.

Una ilustración muestra un sistema de red inteligente con un enfoque en fuentes de energía renovables. A la izquierda, se destaca una turbina eólica, lo que enfatiza aún más la dependencia de la energía renovable. La infraestructura de la red está representada por líneas que conectan las casas, los tanques de almacenamiento y la turbina, lo que enfatiza la interconexión del sistema.

Una microrred es un sistema de energía localizado que puede funcionar de forma independiente o en conexión con la red principal, incorporando capacidades locales de generación, almacenamiento y distribución de energía. Por lo general, incluye fuentes de energía renovables como paneles solares y turbinas eólicas, junto con baterías u otras tecnologías de almacenamiento. Las microrredes se gestionan mediante sistemas de control avanzados que optimizan el uso de la energía, equilibran la oferta y la demanda y garantizan la confiabilidad.

Proporcionan resiliencia ante cortes de la red, reducen la dependencia de fuentes de energía centralizadas y respaldan la integración de soluciones de energía limpia a nivel de comunidad o de instalaciones. Por ejemplo, un campus universitario podría utilizar una microrred para integrar paneles solares y almacenamiento de baterías, lo que le permitiría seguir funcionando durante las perturbaciones de la red y, al mismo tiempo, reducir su huella de carbono.