La red eléctrica convencional solía ser un proceso de “un solo sentido”…, es decir, en una sola dirección, como el tráfico vehicular de algunas calles. También recordemos que la electricidad antes no era posible “guardarla” o “ahorrarla para después”, por lo que debía consumirse en la medida en que se producía, de modo que la energía eléctrica necesaria para prender un foco en nuestro hogar debía producirse en una planta o central (la mayoría de las veces lejana) y ser transportada a través de muchos kilómetros de cables y alambres, y ser transformada de modo que pudiésemos usarla de manera segura y continua en nuestra casa. Es decir, la energía eléctrica se la compramos a una empresa eléctrica que se encarga de producirla, transportarla, distribuirla y llevarla hasta mi casa, para poder consumirla al momento de encender nuestro foco. Así era.
¡Ahora, una nueva característica de las modernas redes eléctricas inteligentes es que la energía eléctrica puede ir en sentido contrario… así es!, ahora la energía eléctrica podrá ir del hogar hacia la empresa eléctrica. Ahora el consumidor puede convertirse en un pequeño productor, que, si se suma con otros vecinos, comercios o fábricas, podrán vender la energía que les sobre a la empresa eléctrica y obtener así beneficios para ambas partes. Entre esos beneficios, la empresa, al aprovechar la energía que tú produces, podrá generar menos en sus plantas y, por lo tanto, contaminar menos, a la vez que podrá darle un descanso a sus equipos, líneas y cables con la energía que tú le ahorras. Tú, en cambio, seguramente obtendrás un ahorro en el recibo de la luz, padecerás menos apagones y ayudarás a tener un planeta menos contaminado.
Ahora bien, muchos avances tecnológicos han venido madurando y el costo de los equipos que usan esas tecnologías ha bajado, como un ejemplo, hoy en día el teléfono celular que usas tiene más tecnología, capacidad y potencia que el equipo de cómputo que se utilizó para llevar al hombre a la luna. Así, las nuevas tecnologías junto con la reducción de costos han permitido que las empresas eléctricas puedan modernizarse con más y mejores equipos, y que puedan tener mejor vigilada su red eléctrica, de modo que puedas recibir en tu casa energía eléctrica de manera continua, segura y limpia ¿Sencillo, no? Veamos cómo se ha llegado aquí.
Algunos de los primeros sistemas inteligentes
Es difícil que los avances tecnológicos en algún sector o industria se originen exclusivamente dentro de ella; los avances tecnológicos, una vez que han madurado, encuentran aplicaciones en otros ramos o industrias diferentes.
Por ejemplo, allá por los años 80 a 90, algunos de los primeros sistemas inteligentes se originaron en una industria ajena a la eléctrica, provienen de la aviación, particularmente del control de vuelo de los aviones de combate F-15, el cual le permitía al avión recuperarse por sí solo cuando alguno de sus equipos o alas se dañaba, sentando así las bases de los sistemas capaces de autorrepararse.
En el ramo de las comunicaciones, para 1991, la empresa France Telecom ponía en servicio su red inteligente de telecomunicaciones, la cual le permitió atender más clientes y ofrecerles nuevos y modernos servicios, como la telefonía móvil, toda una novedad en ese entonces.
Por otra parte, la evolución de los equipos utilizados para el control en las fábricas e industrias, con el avance de la tecnología digital, ha hecho importantes aportaciones con nuevos dispositivos, como los controladores lógicos programables o los dispositivos electrónicos inteligentes, que son componentes importantes para el control, la protección y supervisión de la red eléctrica, impactando en la seguridad y calidad de la energía eléctrica que recibimos.
Como estos, hay aún más ejemplos de tecnologías y avances desarrollados con otros fines, que han encontrado un nicho de oportunidad y desarrollo en el concepto de redes eléctricas inteligentes. Pero veamos el impacto que otros factores han tenido, como:
El aumento de la temperatura en el mundo
Para 1996 se recomendaban las primeras medidas a nivel mundial para reducir el impacto del cambio climático, es decir, el aumento general de la temperatura en el mundo debido a la contaminación provocada por el hombre. En un documento técnico escrito por expertos de diversos países sobre las tecnologías, políticas y medidas necesarias para reducir el efecto del cambio climático se mencionaban y describían diferentes medidas que con urgencia deberían tomarse, por ejemplo: hacer más eficientes las fábricas y centrales que queman petróleo, carbón u otro combustible contaminante, mejorar y usar el petróleo que tenga poco carbono, evitar el lanzamiento de vapores contaminantes a cielo abierto, utilizar la energía nuclear, así como fomentar el uso de fuentes de energía renovables.
Las fuentes de energía renovables se convertirían en una de las características más importantes para definir una red inteligente varias décadas después. Al hacer posible la generación de energía eléctrica desde nuestra casa o fábrica, empleando el calor del sol, la fuerza del agua o las corrientes de viento, ya no era completamente necesario transportarla desde una central lejana; ahora podríamos generar nuestra “propia” electricidad e incluso “vender” a la empresa eléctrica la energía que nos sobrara. Al poder colocar estas pequeñas centrales en los techos o jardines de nuestras casas, o en los patios de fábricas, o en terrenos de ranchos y comunidades, en cualquier sitio con las condiciones ambientales necesarias de agua, sol, viento, se podría decir que prácticamente estarían distribuidas en toda la república mexicana, ya no solo en pocos lugares. De este modo ahora se contaría con una generación eléctrica distribuida, ya no centralizada en pocos lugares. Lo cual no es una idea nueva, pues ya Edison lo representaba como el modelo para la electrificación a todo el mundo.
Y cuando la luz se fue…, los apagones en el mundo
A finales del 2000, después de varias décadas con un buen servicio eléctrico, el estado de California en Estados Unidos comenzó a padecer cortes en la energía eléctrica, esto debido al poco interés del gobierno y empresas por invertir en las redes que la transportan y por los altos precios en los recibos de luz. En resumen, por el fracaso de su reforma energética. El gobierno proponía como una de las soluciones producir más energía eléctrica quemando más petróleo o carbón, pero hubo otras propuestas muy diferentes como la presentada por EPRI, uno de los más grandes institutos de investigación en el mundo, que sostenía que se necesitaban métodos más inteligentes para producir, transportar, distribuir y usar la energía eléctrica, o sea una red totalmente nueva, pues eso de seguir produciendo energía a partir de combustibles contaminantes nos llevaría a la destrucción y colapso total del medio ambiente.
Para ese entonces, EPRI ya hablaba de considerar un grupo de diferentes recursos para tener energía eléctrica cerca de los consumidores (Generación Distribuida), producir energía eléctrica en las casas y edificios, de ser posible sin contaminar (Generación Renovable), la posibilidad de que el consumidor pudiera vender la energía que le sobrara (Mercado Eléctrico). Este concepto dibuja la visión original de Edison para la industria, que no era vender focos, sino crear una red de tecnologías y servicios que proporcionaran iluminación.
El apagón de 2003
En los primeros diez años del siglo XXI hubo apagones en muchas partes del mundo por diferentes causas: en China, Italia, India, Portugal, Rusia, Argentina, Estados Unidos, Brasil, Venezuela, por listar algunos. Uno muy representativo fue el apagón de agosto de 2003 en Estados Unidos y Canadá, fue el segundo más grande en la historia después del de Brasil en 2002. Tras una pobre inversión, por años, en el sector eléctrico, un corto de una línea eléctrica que “chocó” con unos árboles, provocó que se fueran dando más fallas en otras líneas y equipos, en cascada, como una cadena de fichas de dominó, una tras otra, lo que obligó al cierre de más de 100 centrales eléctricas, dejando sin servicio eléctrico a más de 50 millones de usuarios.
Una de las razones por las que no pudo castigarse a la empresa “culpable” fue porque en ese entonces la ley de Estados Unidos no les exigía cumplir con ciertos requisitos de seguridad en sus instalaciones, es decir, exigirles pruebas de que se podía confiar en que sus instalaciones y servicios fueran seguros.
Fue en 2005 cuando el gobierno de Estados Unidos aprobó una Ley por la que todo aquel que quisiera producir energía eléctrica debía cumplir con ciertos requisitos de lo que dio por llamarse: confiabilidad eléctrica, lo que obligaba a las empresas eléctricas a modernizar sus instalaciones y equipos, haciendo uso de lo mejor de la tecnología con el fin de aprovechar al máximo sus instalaciones, protegerlas de la mejor manera posible y asegurar que podrían seguir trabajando ante cualquier falla o desperfecto, y poder así ofrecernos un servicio de energía eléctrica confiable, seguro y disponible en todo momento.
Esto trajo un impulso a mejoras obligadas en la confiabilidad del servicio eléctrico de los estadounidenses, ya que a partir de ahí se buscó mejorar la protección de sus infraestructuras importantes y de seguridad nacional, como son sus redes eléctricas. Esto al final dio un impulso a nivel mundial en el desarrollo de investigaciones y proyectos para una nueva arquitectura de comunicaciones para la red eléctrica (WAMS, PMU, IED’s).
Le entramos a la era digital y al Internet
Con todos estos eventos y reformas, en el 2005 se forma un grupo que se conoció como “Intelligrid Corporative”, que incluía la participación decisiva de EPRI, empresas eléctricas, organismos públicos y fabricantes de equipo en el mundo, con el fin de incluir de manera coordinada las ventajas de los avances en electrónica de estado sólido, microprocesadores, sensores y tecnologías de las comunicaciones en la red eléctrica. Es decir, aprovechar todas las contribuciones de la era digital en las operaciones de la industria eléctrica. Si tomáramos como ejemplo la telefonía, la propuesta era pasar de aquel teléfono antiguo con su cordón que estaba en el buró en casa de la abuela, a los ahora ya comunes teléfonos móviles inalámbricos que usan todos los jóvenes, con infinidad de adelantos y facilidades inteligentes.
Solo un año después, el concepto de Respuesta a la Demanda, un término raro, lo sé, se propone al congreso de Estados Unidos por su Departamento de Energía; en esa propuesta se especifican las condiciones con las cuales puede participar el consumidor, adoptando acciones concretas en apoyo a la empresa eléctrica. Así es, la respuesta a la demanda es un mecanismo, a través del cual, empresa eléctrica y consumidor en acciones conjuntas pueden colaborar para contar con un servicio eléctrico más seguro y confiable. Esto significaba, como ejemplo, que la empresa daría estímulos al consumidor para no consumir energía eléctrica a determinadas horas, por ejemplo, cuando todo mundo está en casa viendo TV, encendidas las luces, la lavadora y el aire acondicionado o la calefacción. Con esa acción, tu comprarás energía más barata y le ayudarás a la empresa, pues ya no tendrá que producir más energía para poder abastecernos, ni tendrá que recargar sus líneas eléctricas para poder llevarla a nuestra casa.
Conforme se fueron dando estas iniciativas y leyes, y las empresas eléctricas comenzaron con la inclusión coordinada de los avances y desarrollos de otras tecnologías de comunicaciones, para 2007 se publica el documento Energy Independence and Security Act (EISA) que define el programa de Red EIéctrica Inteligente para Estados Unidos, el cual establece las características más importantes para que la red eléctrica sea flexible, accesible, segura, confiable y económica. En Europa, por su parte, ya se hacían esfuerzos desde 2005 al promover su Plataforma Tecnológica Europea de Redes Inteligentes.
Ya que hablamos sobre el importante aporte de otras tecnologías, en el ámbito de las redes de datos y el Internet, en el año 2008 surge el concepto Blockchain o cadena de bloque, relacionada con las criptomonedas Bitcoin. Su aplicación en la industria eléctrica promete ser un factor clave, en particular en las energías renovables y las microrredes, ya que la energía almacenada se puede comprar y vender como cualquier otro producto básico. Blockchain será clave para garantizar que esas transacciones sean legítimas y estén registradas permanentemente y de manera segura.
En 2009, una ley promulgada en Estados Unidos impulsa el uso de las unidades de medición de fasores; este equipo es muy importante para poder controlar globalmente la red eléctrica, poder tenerla mejor vigilada y así evitar, en lo posible, que se presente de nuevo un apagón como el de 2003, ya que cada centro de control podrá ver el estado de su área de control y el área vecina, y podrá tomar medidas oportunas en su caso.
Cuando el futuro nos alcance
Si bien parecen muchos años los que han sido necesarios para llevar el viejo esquema de la industria eléctrica hacia el de una red eléctrica inteligente, el periodo en realidad ha sido muy corto para la cantidad de desarrollos y avances que se han dado en todos los aspectos, como lo ilustra la siguiente Tabla.
Tabla comparativa de algunas características de la red eléctrica.
Antes de despedirnos, echemos un vistazo a lo que será la red eléctrica para los próximos 30 años.
De acuerdo con los expertos, se espera que para 2050, el 80% de la producción eléctrica mundial provendrá de energías renovables. Los mercados eléctricos habrán sido rediseñados y se tendrá una red ampliamente digitalizada con una masiva automatización de las redes de transmisión y distribución. Se espera que crezca rápidamente el uso de vehículos eléctricos que se abastecerán en la red.
Bien, como habrás visto, no hay una definición dogmática y fácil para una red eléctrica inteligente, tampoco hay una arquitectura o diseño estándar para todos los países, ya que muchos aspectos dependerán de las características geográficas, económicas y sociales de cada país, para que todo se vaya dando en una integración progresiva de diferentes tecnologías, desarrollos, inventos y eventos, dando impulso a la transformación de sus redes eléctricas.
Autor:
José Francisco Corza Plancarte, jfcorza@ineel.mx