Soluciones energéticas inteligentes: Satisfaciendo las necesidades de energía de 7.600 millones de personas

Esa cifra era la población mundial a finales de 2018 y para finales de este año, ¡crecerá en 82 millones! Para satisfacer las demandas eléctricas de esta población en auge, las empresas de generación y las utilities optimizan regularmente sus metodologías existentes.

Mejorar las metodologías y maquinarias aumenta la eficiencia general de la planta, lo que permite a las utilities suministrar electricidad a más personas. Los sistemas SCADA y los controladores lógicos programables (PLC) han permitido durante mucho tiempo a estas empresas monitorizar el rendimiento y estado de los equipos de sus centrales. Sin embargo, los sistemas SCADA son poco interoperables y no ofrecen monitorización de patrones de consumo de los usuarios finales.

La llegada del Internet de las Cosas al sector energético ha dado lugar a las soluciones energéticas inteligentes. Estas, impulsadas por sensores IoT innovadores y capacidades de telemetría, ofrecen grandes funcionalidades a la industria eléctrica en monitorización de patrones de consumo, optimización operativa y gestión del rendimiento de activos.

Soluciones energéticas inteligentes

Comprenden dispositivos como medidores inteligentes y redes inteligentes (smart grids) que recopilan datos relevantes. Estos datos incluyen parámetros relacionados con el flujo de electricidad, desde el rendimiento de equipos hasta la energía utilizada por consumidores finales. Al analizar esta información, un proveedor energético puede tomar decisiones informadas para gestionar eficazmente el flujo de energía en los tres verticales: generación, transmisión y distribución.

El IoT juega un papel crucial en mantener el flujo eléctrico en estas tres etapas. Permite a las compañías gestionar el suministro incluso en horas punta y reducir desperdicios. Profundicemos en los beneficios del IoT en cada etapa.

A. Generación de energía

Los equipos en centrales deben ser eficientes para reducir el desperdicio eléctrico. Sin embargo, las plantas sufren alta falta de fiabilidad e ineficiencia debido a:

• Uso de activos envejecidos y defectuosos.
• Procedimientos inadecuados de operaciones y mantenimiento (O&M).
• Uso incorrecto de datos históricos asociados a los activos.

Estos aspectos afectan drásticamente la eficiencia de equipos y maquinarias. El IoT ofrece soluciones rentables a las generadoras mejorando sus tareas de O&M, prolongando la vida útil de los activos. Al monitorizar constantemente el funcionamiento y rendimiento, se puede estimar con precisión el punto de fallo y el momento requerido para el mantenimiento.

1) Monitorización en operación (Uptime)

Se refiere al tiempo durante el cual un equipo está en funcionamiento. Mientras opera, se miden diferentes parámetros para definir su rendimiento y condición. Estos parámetros permiten estimar el momento de avería y programar tareas de mantenimiento basadas en condición, predictivo o basado en riesgo.

2) Monitorización en parada (Downtime)

Es el período en que una máquina está en mantenimiento o simplemente no funciona. Usando los datos históricos recopilados por sensores integrados, se pueden realizar mantenimientos y reparaciones adecuadas para dejarla lista para operar.

Al monitorizar simultáneamente el downtime y uptime de diversos equipos en una central, se determina la disponibilidad de equipos. Las máquinas de reserva pueden usarse en horas punta para satisfacer la demanda extra. Otros beneficios de la monitorización de disponibilidad:

• Reducción de costes de mantenimiento.
• Mejora de la fiabilidad y eficiencia de activos.
• Inspección rápida e identificación de fuentes de fallo.
• Eliminación de reparaciones de emergencia y paradas no planificadas.

B. Transmisión de energía

Los sistemas de transmisión pierden eficiencia tras un uso prolongado. Además, operan a menudo con plantas ineficientes de baja eficiencia de combustible y altas emisiones, reduciendo aún más la eficiencia de la transmisión.

Hoy, las redes tradicionales han sido reemplazadas por versiones mejoradas con IoT llamadas redes inteligentes (smart grids). Estas ofrecen control remoto rápido sobre factores de transferencia como frecuencia, voltaje, rampa, etc. Ofrecen un sistema de diálogo bidireccional que permite a utilities y clientes intercambiar información y electricidad casi instantáneamente.

Algunos beneficios que las smart grids aportan a un sistema de transmisión avanzado:

1) Gestión de energías renovables

La energía generada desde fuentes renovables se llama energía variable, ya que varía con condiciones ambientales. Un sistema de transmisión inteligente detecta estas variabilidades y equilibra el suministro extrayendo electricidad de plantas tradicionales.

2) Reducción de costes operativos

Las smart grids, con ayuda de sistemas de distribución, miden el consumo en diferentes localidades y encuentran la duración del pico de consumo. Con esta información, las utilities deciden el mejor momento para operar "plantas de punta" (usadas en horas pico) para gestionar el suministro. Al reducir el uso de plantas de punta ineficientes, se reducen costes operativos.

3) Gestión de activos

Un sistema de transmisión consta de subestaciones, transformadores y líneas. Estos equipos degradan y desarrollan fallos por sobrecarga y operación continua. Diferentes sensores IoT monitorizan factores asociados al funcionamiento para identificar riesgos de seguridad y componentes vulnerables. Esto mejora el mantenimiento y la vida útil de los activos de transmisión.

C. Distribución de energía

El IoT mejora además los servicios de distribución y la experiencia del cliente con smart grids y medidores inteligentes. Los medidores inteligentes son una aplicación IoT que transmiten datos de consumo de un hogar al proveedor. Los datos también son accesibles para el cliente mediante una aplicación web o incluso desde la televisión.

Los medidores inteligentes han permitido el desarrollo de sistemas de distribución inteligentes con ventajas en:

1) Reenrutamiento y restauración del suministro

Por condiciones ambientales repentinas o sobrecargas, los sistemas de transmisión y equipos pueden dañarse, restringiendo el flujo eléctrico en ciertas zonas. Puede llevar mucho tiempo reparar la avería y restablecer el suministro. El uso combinado de smart grids y medidores inteligentes identifica una ruta alternativa para suministrar electricidad y ayuda a las utilities a reenrutar el suministro a la localidad afectada por el apagón.

2) Soluciones de gestión energética para el hogar

Los electrodomésticos inteligentes comparten información con medidores inteligentes para almacenar y analizar datos de consumo. Los medidores transmiten estos datos a una plataforma centralizada accesible incluso desde la TV. Los consumidores usan estos datos para gestionar el consumo doméstico y reducir facturas.

El siguiente paso para satisfacer la demanda eléctrica

Las soluciones energéticas inteligentes potencian los procesos de generación, transmisión y distribución. La llegada de la tecnología IoT al sector energético ha permitido desarrollar sistemas más eficientes y fiables que reducen pérdidas en el flujo energético desde centrales hasta consumidores finales. Esto permite a las utilities ampliar el alcance de su red a zonas más remotas y prepararse para satisfacer los requisitos de una población mundial en continuo crecimiento.