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Energía

Las ciudades del futuro

Redes inteligentes plasman la integración de fuentes energéticas y datos y generan nuevas posibilidades para los consumidores

CemigSete Lagoas, en Minas Gerais, es una de las tres ciudades piloto de Brasil para experimentar con redes inteligentes de energía eléctricaCemig

La apacible ciudad de Búzios, en el litoral fluminense, se convirtió en noviembre en la última ciudad del planeta en servir como proyecto piloto para la implementación de una concepción revolucionaria en relación con la distribución y control de la energía eléctrica.

Búzios se alineará con otras ciudades, tales como Sete Lagoas, en Minas Gerais, Parintins, en Amazonas, o Aparecida, en São Paulo, e incluso Boulder y Columbus, en Estados Unidos, Estocolmo, en Suecia, y Málaga, en España. A ellas podría denominárselas ciudades del futuro, porque comienzan a experimentar un tipo de gestión energética que conducirá a un mejor aprovechamiento y nuevas formas de generación, interacción y uso de la electricidad, tanto por parte de las empresas productoras y distribuidoras de energía como del consumidor. Esos sistemas, llamados redes inteligentes o, tal como se los conoce mundialmente, smarts grids, digitalizan todos los datos y aumentan la participación del consumidor, que recibirá mayor información sobre el consumo, costos y ahorro de energía.

En Búzios, la concesionaria Ampla comenzó a instalar el primer lote de un equipamiento fundamental para los sistemas de redes inteligentes, los medidores electrónicos, capaces de brindar nuevas informaciones a los consumidores, tales como la tarifa que se cobra en el momento, el consumo mensual, los cortes de energía y los horarios en los que se consume más electricidad en el hogar. Para 2014 se instalarán 10 mil nuevos medidores en la ciudad, que posee 28 mil habitantes. En total, junto con el centro de monitorización recientemente inaugurado, la empresa invertirá 40 millones de reales en todo el proyecto de smart grid en Búzios. Ampla es una subsidiaria de la empresa española Endesa, que está implementando una smartcity en Málaga con inversiones por 30 millones de euros. Allí, en forma similar a otras experiencias de ciudades del futuro en Europa y Estados Unidos, se apunta una gestión del sistema eléctrico que conduzca a un ahorro de energía de un 20% y una reducción de 6 millones de toneladas anuales en las emisiones de gas carbónico (CO2), resultado de la quema de carbón para generar electricidad. De este modo, se prestará mayor atención a la producción de energías renovables.

En Búzios, en el litoral de Río de Janeiro, un generador eólico acoplado al centro de monitorización de la concesionaria de energía

AmplaEn Búzios, en el litoral de Río de Janeiro, un generador eólico acoplado al centro de monitorización de la concesionaria de energíaAmpla

En España, así como en Brasil, todo comienza con el cambio del medidor. En el futuro, más allá de toda la información que pueda proveer, también reemplazará la lectura hecha una vez por mes por un empleado de la concesionaria. La misma se calculará a través de la propia conexión o por otros sistemas de comunicación, que utilizarán frecuencias de radio, fibra óptica, e incluso satélites. Por ahora, los nuevos medidores miden el consumo de energía cada 15 minutos y pueden indicar cuál es el horario, por ejemplo, más barato para utilizar la lavadora o la ducha. A partir de enero de 2014, las concesionarias tendrán la obligación de instalar gratuitamente uno de esos medidores electrónicos con pantalla de verificación de informaciones, para los consumidores abonados a la denominada tarifa blanca. Al contrario de la tarifa actual, la nueva tendrá valores mayores en los horarios pico, entre las 17 y 22 horas, dependiendo de la región, o en la hora del almuerzo, y menores, fundamentalmente por la madrugada, cuando desciende el consumo y sobra energía.

La oportunidad más novedosa que suministra el sistema smart grid es la posibilidad de que el consumidor produzca su propia energía, con paneles fotovoltaicos, generadores eólicos, o también con automóviles eléctricos estacionados en el garaje, y con ello obtener descuentos en la energía provista por las distintas concesionarias, tales como Eletropaulo, Eletrobrás, Cemig, Light o CPFL, entre otras. Quienes se encuentran habituados a las vías de doble mano en internet, donde tanto se actúa como receptor, obteniendo varios tipos de información, como emisor, con el posteo de textos y videos, no se sorprenderá con las redes inteligentes. Más allá de usufructuar la energía tradicional, el consumidor residencial podrá exportar la energía generada hacia la red cuando no la estuviera utilizando, por ejemplo, durante las vacaciones. Una pantalla en los nuevos medidores indicará el flujo de energía en ambos sentidos.

Para que la smart grid se convierta en una realidad, han comenzado a instalarse una serie de equipamientos y software en las ciudades del futuro o en experimentos puntuales en las ciudades de São Paulo y Río de Janeiro. Se espera así que las concesionarias de energía eléctrica puedan tener un mayor control de la electricidad provista, evitando pérdidas que pueden llegar al 13%, lo cual equivale a 7 mil millones de reales anuales, según la Agencia Nacional de Energía Eléctrica (Aneel). Son lo que se denomina pérdidas no técnicas que ocurren en las redes de distribución del país, en gran medida debido a conexiones clandestinas, los denominados “enganchados” [en Brasil se les dice gatos a esa conexiones], aparte de las pérdidas por equipos con déficit de mantenimiento u obsoletos. También podrán minimizar los apagones mediante un mayor control y al reorientar la energía cuando se producen desperfectos o accidentes en las redes. El control de las pérdidas y la mayor eficiencia del sistema eléctrico serán muy importante en función del crecimiento promedio del consumo esperado entre 2012 y 2021, que es de un 4,3% anual, según datos aportados por la Empresa de Investigación Energética (EPE), dependiente Ministerio de Minas y Energía (MME).

056-057_Smartgrid_202-1_novoAlexandre AffonsoDentro del sistema de investigación y desarrollo (I&D) exigido por la Aneel, en los contratos de concesión de energía eléctrica del país, el smart grid se halla presente en 178 proyectos. Las empresas están obligadas a aplicar el 1% de sus ingresos netos en proyectos de I&D y eficiencia energética. Varias de las iniciativas ya se encuentran reglamentadas, incluso la generación de su propia electricidad por parte del consumidor. “La Aneel, mediante una resolución, establece que a partir del 13 de diciembre de 2012 las prestatarias deben hallarse preparadas para atender a los consumidores que deseen instalar un micro o minigenerador en su propiedad. La energía insuflada en la red se revertirá en créditos que reducirán el valor de la factura de energía de la unidad consumidora”, dice André Pepitone, director de la Aneel.

Experimentos aislados
Smart grid es un concepto cuyo objetivo es aportar funcionalidad e inteligencia a las redes de energía para crecer en eficiencia, costo y calidad para los consumidores”, dice Denys Cláudio Souza, superintendente de Desarrollo e Ingeniería de Distribución de Companhia Energética de Minas Gerais (Cemig), la empresa que designó a Sete Lagoas (Minas Gerais), ciudad con 214 mil habitantes, emplazada a 70 kilómetros de la capital del estado, Belo Horizonte, como proyecto piloto. Eletrobrás, a su vez, escogió a Parintins, en el estado de Amazonas, a 420 kilómetros de la capital, Manaos, una isla en el río Amazonas, para ser su proyecto piloto. La ciudad, con 102 mil habitantes, fue elegida por ser un sistema aislado, donde toda la electricidad se produce mediante generadores alimentados con gasoil y se requiere un mejor control de las variaciones del gasto diario de energía. La empresa estima gastar 22 millones de reales en el proyecto. Allí se están reemplazando 14 mil medidores.

Otro colaborador de Eletrobrás es el Centro de Investigación y Desarrollo en Telecomunicaciones (CPqD), que está implementando en Parantins soluciones de software para mediciones avanzadas y relaciones entre cliente y concesionaria. “En otro proyecto estamos colaborando con Celpe [Companhia Energética de Pernambuco] para la implantación de instrumentos de medición avanzada y automatización de la red en el archipiélago de Fernando de Noronha, con el objetivo de hacer más eficiente y sostenible el consumo de energía local, que se produce mediante generadores diesel”, dice Luiz Hernandes, coordinador del grupo de smart grid en el CPqD. “Las distribuidoras ahora se encuentran investigando el potencial de las redes inteligentes, las estructuras tecnológicas y los costos, además del comportamiento de uso de los consumidores”, resume Hernandes. “Conociendo el comportamiento de los consumidores, y también mejor la red eléctrica, la concesionaria estipulará el mantenimiento y logrará una mayor eficiencia en el manejo del sistema, además de adquirir la energía a las generadoras, que operan las centrales hidroeléctricas, en forma más precisa”.

Empresas innovadoras
Muchas de esas nuevas soluciones fueron desarrolladas especialmente por empresas de base tecnológica en el país o por multinacionales instaladas aquí. Entre las nacionales, la mayor concentración aparece en el área de software, por citar un ejemplo, Concert Technologies, una empresa con sede en São Paulo y centro de investigación y desarrollo (I&D) en Belo Horizonte, Minas Gerais. Uno de los productos de la empresa es un software que ya se encuentra instalado en la sala de control de Cemig, en la capital del estado, para el análisis de datos en tiempo real mediante informaciones que llegan provenientes de los sensores distribuidos a lo largo de la red eléctrica. “Otra participación en el rubro de smart grid es un proyecto de I&D de Concert, una empresa que desarrolló un instrumental para el monitoreo de la red y un nuevo transformador de energía, provisto con sensores capaces de detectar la ubicación de fallas en la red”, dice Ângelo Fares Menhem, director de tecnología de la empresa. Los transformadores realizan la transferencia de la media tensión de los cables de la calle a los de baja tensión (110-220 voltios) utilizados por los consumidores residenciales, por ejemplo.

056-057_Smartgrid_202-2Alexandre AffonsoEste proyecto se desarrolló mediante un convenio con Eletropaulo, que provee a la Región Metropolitana de São Paulo. El prototipo de transformador fue aprobado y ahora se encuentra en fase de desarrollo de ingeniería. “Como somos una empresa de desarrollo, fundamentalmente de software para uso en situaciones de tiempo real, no pretendemos fabricar los equipamientos a gran escala. Estamos en tratativas con Eletropaulo para licenciar el aparato para uno o más fabricantes”, dice Menhem. Otro equipamiento recientemente desarrollado se realizó por encargo de Light, concesionaria en 31 municipios del estado de Río de Janeiro. Se trata de un medidor electrónico elaborado por el Instituto de Tecnología para el Desarrollo (Lactec), de Curitiba, en Paraná. “Desde 2010, estamos desarrollando un medidor que puede instalarse en cada casa o en un poste para controlar hasta 12 residencias. Su característica relevante es que cada casa contará con un dispositivo que está básicamente constituido por un display [pantalla] del tamaño de un smartphone, aunque con mayor espesor, que puede conectárselo a un tomacorriente e instalárselo atornillado a la pared o dejárselo arriba de un mueble. Mediante cinco líneas de texto en una pantalla en blanco y negro, el consumidor dispondrá de informaciones tales como el consumo instantáneo”, dice Carlos Purim, gerente del Departamento de Electrónica e Informática del Lactec. El consumidor también contará con informes mensuales de gastos, aparte de poder determinar metas y comprobar en pantalla si está cumpliendo con el gasto previsto. Cuando las tarifas diferenciales entren en vigencia en 2014, el medidor informará por medio de luces, verde (más económica), amarilla (intermedia) y roja (más cara), el valor que el consumidor está abonando. La información entre el medidor y el display será transmitida a la proveedora mediante un sistema wireless denominado red Mesh. Se instalarán 300 medidores en hogares de Río de Janeiro. “Luego de este test en campo le transferiremos la tecnología a alguna empresa”, dice Purim.

Información confidencial
En Sete Lagoas, la Cemig y el CPqD también generaron soluciones para un sistema de automatización avanzada. “Desarrollamos algoritmos matemáticos para automatizar las redes inteligentes en casos de fallas cuando se hace necesario realizar reconfiguraciones, mediante transferencias de fuentes de energía, aislando las zonas afectadas sin comprometer áreas mayores que el sitio del problema, tal como sucede actualmente con los apagones”, dice Hernandes, del CPqD. El control avanzado de las redes también forma parte de la perspectiva de la empresa CAS Tecnologia, de São Paulo. La empresa se especializa en plataformas de control de redes eléctricas y tiene proyectos con 16 concesionarias. “Nosotros desarrollamos una línea de dispositivos que son los puntos donde convergen los datos de los consumidores”, dice Welson Jacometti, presidente de la empresa. Entre los datos captados por la red, él dice que será posible, por ejemplo, controlar remotamente el alumbrado público de las ciudades, siempre y cuando las lámparas se reemplacen por Leds, disminuyendo su intensidad durante la madrugada. “Esta práctica podrá ahorrarle un 30% en energía a los municipios”, dice Jacometti. Los semáforos también pueden integrarse al smart grid y, en caso de cortes de energía, la concesionaria contacta en forma automática a la compañía de tránsito.

Cambio de un metro de Río de Janeiro y el dispositivo creado a través de una asociación entre la Light y Lactec para su uso en residencias. Esto permitirá un mayor control del consumo

DivulgaçãoCambio de un metro de Río de Janeiro y el dispositivo creado a través de una asociación entre la Light y Lactec para su uso en residencias. Esto permitirá un mayor control del consumoDivulgação

Con los datos que pueden captarse dentro del concepto de smart grid, es dado esperar que pronto las concesionarias reciban muchísima información de los clientes y de la red. “Trabajamos en sistemas de organización y control de este proceso. Controlamos los datos necesarios y adecuados que la concesionaria necesita para su planificación”, dice Carlos Fróes, director de KNBS, una pequeña empresa de Campinas, que fue una start-up de la Universidad Estadual de Campinas (Unicamp). “CPFL, por ejemplo, es una concesionaria presente en más de 500 municipios en los estados de São Paulo, Paraná, Rio Grande do Sul y Minas Gerais, con más de 7 millones de clientes. Imagínense si la empresa recibiera una información por minuto de cada uno de esos clientes”, dice Fróes. “Por eso trabajamos en la calidad de la información seleccionando lo que es importante”.

Entre los datos recabados, más allá de las informaciones técnicas de la red, también están los horarios de consumo energéticos de cada residencia, cuántas personas la habitan o si la casa se halla vacía, por ejemplo. ¿Qué valor tendrían esos datos? ¿Cómo controlarlos para que no los roben de la red? Algunas de las soluciones ya forman parte de internet o de la seguridad bancaria. Se hace mediante criptografía y tráfico de datos con certificación digital. “Desarrollamos y depositamos una patente de un medidor de energía que permite el tráfico de datos encriptados y con certificación digital”, dice Purim, refiriéndose al proyecto de Light, que, además del Lactec, contó con el CPqD y CAS. “El concepto de smart grid constituye una verdadera revolución que conduce a un cambio radical en la relación entre las empresas y los consumidores”, dice el profesor Gilberto Jannuzzi, de la Unicamp, también consejero del Comité Gestor de Indicadores de Eficiencia Energética del MME. Para él, el smart grid integrará nuevas tecnologías más eficientes para el consumidor final, uniendo la red eléctrica y la de telecomunicaciones. “Pero se necesita garantizar la privacidad de la información y la seguridad de la red”.

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