# data[].attributes.headline
LA ENERGÍA RENOVABLE Y LAS REDES INTELIGENTES

# data[].attributes.subject
LA ENERGÍA RENOVABLE Y LAS REDES INTELIGENTES

# data[].attributes.body
La transición energética

# data[].attributes.headline
Las fuentes de energía renovable y las Smartgrids

# data[].attributes.subject
Las fuentes de energía renovable y las Smartgrids

# data[].attributes.body
Muchos paísies ya tomaron la iniciativa para llevar el aprovechamiento y generación de energía a otro nivel

# data[].attributes.body
El flujo bidirecciónal de energía aportando a la red gracias a las Smartgrids, con energía renovable!

# data[].attributes.attachment_link.description
Imagina generar la energía que necesitas en casa usando energía renovables, sabiendo qué tipo de consumo tiene tu hogar y poder ahorrar energía luchando contra el cambio climático. Las redes eléctricas son la apuesta de Innovación para la Sostenibilidad de Endesa. Imagina una red inteligente... son las SmartGrids.

# data[].attributes.body
La demanda de electricidad crece y una buena opción para gestionar las redes eléctricas es implementar tecnología de control para aumentar la eficiencia energética y reducir pérdidas por transimisión y distribución

# data[].attributes.attachment_link.readable_text
Byron Aguinsaca#1 Soraya Guamán#1 Ximena Pinos#1 Jorge Jaramillo#2 Héctor Gomez#2
#1

Profesionales en formación, Universidad Técnica Particular de Loja #2 Docente de EET, Universidad Técnica Particular de Loja Loja, Ecuador 2012

1

bfaguinsaca@utpl.edu.ec1sdguaman@utpl.edu.ec1xjpinos@utpl.edu.ec
2

jorgeluis@utpl.edu.ec2hfgomez@utpl.edu.ec

Resumen-Partiendo de la caracterización de la situación actual del sistema de abastecimiento de energía eléctrica en Ecuador, se describe las potencialidades de una red tipo Smart grid para optimizar la gestión de la demanda de energía. Palabras claves- gestión de la demanda de energía, redes eléctricas, redes tipo smart grid.

los actores del sistema, manejo inteligente de los picos de consumo, integración de servicios energéticos renovables y soluciones integradas, tarifas a la medida, lectura exacta de consumo y precio. Smart grid convierte a los clientes de las redes de energía en elementos activos, potenciando la bidireccionalidad del sistema eléctrico [2] [4]. Esta participación puede llevar a mejorar la eficiencia de los modelos de gestión de la demanda, reduciendo las pérdidas en este rubro. En este contexto, este trabajo describe la situación actual de la red de energía eléctrica de Ecuador, e, introduce las potenciales mejoras al migrar a una concepción smart grid. II. UNA BREVE CARACTERIZACIÓN SISTEMA DE ABASTECIMIENTO ENERGÍA ELÉCTRICA EN ECUADOR A. Estructura actual del sistema El abastecimiento de energía eléctrica en Ecuador incluye tres etapas: generación, transmisión, y, distribución [5]. La generación incluye el aprovechamiento de diversas fuentes de energía como la hidráulica, eólica, solar, térmica MCI, térmica turbogas, térmica turbovapor, entre otros. Un componente aparte, lo constituye la energía proveniente de la interconexión. En el año 2011, la generación de energía alcanzó 21561,51 GWh [6]. La Tabla 1, resume la composición de esa generación. La transmisión de energía eléctrica, desde las centrales de generación hasta las empresas de distribución, en todo el país, esta a cargo de Transelectric, empresa que opera el Sistema Nacional de Transmisión Eléctrica (SNT), que DEL DE

I.

INTRODUCCIÓN

El mercado de suministro de energía eléctrica de Ecuador se enfrenta a una situación compleja, la demanda de energía aumenta a un ritmo mayor al del crecimiento de la infraestructura de las empresas proveedoras, por lo que la calidad de entrega de energía se ve disminuida [1]. A esta situación se suma la pérdida de energía relacionada con el bajo nivel de gestión de la demanda. La construcción de nuevas plantas de generación es una solución limitada al problema, debido a los elevados costos, a los tiempos de construcción, y, a los problemas ambientales ocasionados en la construcción y operación del sistema [2]. Otra parte de la solución, puede provenir entonces, de una gestión óptima de la red, que garantice mayor eficiencia en la generación, transmisión, y, distribución de la energía eléctrica; con un crecimiento económico ambientalmente sostenible, optimizando el consumo y el suministro. Se requiere entonces un up grade a redes inteligentes o smart grid [3] [4]. Smart grid representa industria de la energía, a independencia energética, disponibilidad. Una red operación de red, control y la oportunidad de llevar la una era de sostenibilidad, de de eficiencia, y, de alta inteligente permitirá mejor comunicación con cada uno de

facilita el libre acceso a las redes de transmisión de los agentes del Mercado Eléctrico Mayorista [7]. Según el CONELEC, en el 2011 las pérdidas de energía en transmisión fueron del orden del 3.79% del total de energía generada, equivalentes a 624,18 GWh [6].

En el esquema unidireccional actual, el usuario final tiene un rol pasivo, y, su única potencial interacción con el sistema, pasa por una gestión del consumo, limitada al control voluntario de la demanda [11].

Tabla 1. Balance nacional de energía del sistema eléctrico ecuatoriano en el año 2011 [5]

Producción total de energía e importaciones Hidráulica Energía renovable Eólica Solar Térmica Turbovapor* Térmica MCI Energía no renovable Térmica Turbogas Térmica Tubovapor Total Producción Nacional Interconexiones Importación

GWh 10801,24 3,46

% 50,10 0,02

0,05 0,0002 263,85 4224,66 2322,84 2590,81 20206,91 1354,6 1,22 19,59 10,77 12,02 93,72 6,28
Fig. 1. Sistema de energía eléctrica tradicional vs próxima generación [11]

Total Producción Nacional + importación

21561,51 100,00

Nota: * Se refiere a la energía obtenida de la Biomasa (Bagazo de caña utilizado por las centrales de empresas azucareras).

III.

REDES ELÉCTRICAS TIPO SMART GRID

En el Ecuador operan 20 empresas distribuidoras de energía eléctrica, que adquieren la energía a Transelectric o se abastecen con generación propia con sistemas de distribución no incorporados al SNT [8]. Según el CONELEC, las pérdidas en distribución (técnicas y no técnicas), en el 2011, fueron del orden del 15.26%, equivalentes a 2658,56 GWh [6]. B. Problemática actual del sistema La disponibilidad de generación del sistema eléctrico actual es variable, y, depende de diversos factores como pérdidas, hidrología, disponibilidad de combustibles, períodos de mantenimiento, vida útil de equipos, etc. [10]. Las pérdidas en transmisión y distribución son altas. Las empresas distribuidoras realizan estimaciones de demanda en base a datos históricos, poco confiables ante la variabilidad de una serie de factores que condicionan el consumo de energía. La inexistencia de unidades de almacenamiento reduce aún más los indicadores de uso eficiente de energía en las redes, ocasionando costos generalmente trasladados al consumidor [6] [10].

Se conoce como red eléctrica a la infraestructura (líneas, transformadores, y, otros equipos) que lleva la energía eléctrica desde los centros de producción hasta los consumidores. Las redes eléctricas han evolucionado desde un modelo unidireccional a uno bidireccional (ver Fig. 1), mucho más complejo, efectivo, y, robusto, capaz de enfrentar la diversificación de las fuentes de energía y la variabilidad en las necesidades de los usuarios finales, denominado smart grid [12] [13]. Formalmente, se define como smart grid a una red integrada, que permite, al generador y distribuidor, mantener absoluto monitoreo del flujo energético y de los elementos que conforman la red de energía [14] [15]. La Fig. 2. [16], muestra la arquitectura propuesta por el Departamento de Energía de los EEUU, y, abalada por la Federal Energy Regulatory Comimssion FERC, para una smart grid. En la Tabla 2, se resumen las principales características de una red tipo smart grid.

EVALUACIÓN DEL SISTEMA Y OPERACIONES

PARTICIPACIÓN DE DEMANDA Y OPCIONES TARIFARIAS

TRANSMISIÓN AUTOMATICA

ELECTRODOMÉSTICOS INTELIGENTES

COMPONENTES DE SMART GRID

DISTRIBUCIÓN AUTOMATICA

ALMACENAMIENTO ELÉCTRICO

GENERACIÓN DISTRIBUIDA POR FUENTES RENOVABLES

VEHICULOS ELÉCTRICOS

Fig. 2. Componentes de una smart grid [16]

En la arquitectura propuesta, el sistema no sólo incluye el servicio al cliente, sino que gestiona su participación en búsqueda de una mayor fiabilidad y mejor rendimiento en las líneas, a causa de un control de flujo de energía más eficaz [17]. Los usuarios pueden auto proveerse de energía a partir de fuentes renovables, e, introducir los excedentes a la red eléctrica. A través del rol activo de los usuarios, la red incorpora y aprovecha las capacidades de generación distribuida y de storage [18] [19]. Otro cambio significativo en la red se produce con la incorporación de tecnologías tipo Vehicle-to-Grid (V2G) y de electrodomésticos inteligentes. La tecnología V2G permite implementar un sistema de storage distribuido [19], mientras que la inteligencia en los equipos del hogar, permiten reducir el consumo de energía y ampliar el horario de trabajo hacia tarifas más bajas [16].

IV.

REDES SMART GRID Y GESTIÓN DE LA DEMANDA DE ENERGÍA Pronóstico de la demanda de energía

A.

El dimensionamiento de la demanda es una actividad fundamental en el sector eléctrico. La Fig. 3 muestra los 5 diferentes niveles de madurez en la predicción de la demanda [20]. "Subir" de nivel en la curva, implica mejorar las prestaciones de instrumentación, control, y, cálculo en la red.

Tabla 2. Características de una red tipo Smart Grid. [12]
Características Red Eléctrica Actual Existencia muy limitada de elementos de monitorización, reservándose a la red de transporte. Smart Grid Integración de sensores, tecnologías de medición y esquemas de automatización en todos los niveles de la red.

Automatización.



Inteligencia y control. Participación del consumidor y generación distribuida.

Se enfatiza la creación de un Carece de inteligencia, sistema de información e implementando un inteligencia distribuidos en el control manual. sistema. Los consumidores están En esta generación participa el desinformados y no usuario con la entrega del exceso participan en la red. energético generado localmente. No existe ningún tipo de gestión en la utilización de dispositivos eléctricos, en función de la franja horaria del día, o del estado de la red eléctrica. Incorporación por parte de los usuarios de electrodomésticos y equipos eléctricos inteligentes, que permiten ajustarse a esquemas de eficiencia energética, señales de precio y seguimiento de programas de operación predefinidos. Calidad eléctrica que satisface a industria y clientes. Identificación y resolución de problemas de calidad eléctrica. Varios tipos de tarifas para varios tipos de calidades eléctricas. Gran número de diversos dispositivos generadores y almacenadores de energía, para completar a las grandes plantas generadoras. Sistemas de control inteligentes que permitan extender los servicios intercambiados entre los distintos agentes del mercado eléctrico y, asimismo, aprovechar eficientemente la capacidad de transmisión de la red. Buena integración de los mercados al por mayor. Prósperos mercados al por menor. Congestiones de transmisión y limitaciones mínimas Sensado y medida de las condiciones de la red. Tecnologías integradas para la gestión de los bienes. Mantenimiento basado en las condiciones de la red.



Gestión de la demanda.

datos históricos sobre la demanda diaria, y, el valor de factores climáticos de años pasados, referidos a las mismas fechas en las cuales se desea efectuar la previsión de demanda. A medio plazo. El periodo de predicción se extiende desde un mes hasta un año en el futuro, a partir de la fecha en la que se elabore el pronóstico. Como datos se emplea la energía demandada, la temperatura registrada, y, los datos mensuales de puntas de carga durante varios año (picos de carga e indicadores socioeconómicos) A largo plazo. Se abarca un horizonte de uno a diez años en el futuro. Se considera la temperatura registrada, la energía demandada, las puntas de carga, el precio de la electricidad, el precio de los productos sustitutivos, la evolución demográfica, y, los indicadores económicos más relevantes. Curva de precios y demanda

Solo se resuelven los cortes de suministro, ignorando los problemas de calidad eléctrica. De Calidad eléctrica. esta forma persisten problemas de huecos de tensión, perturbaciones, ruido eléctrico, etc. Pocas grandes plantas Capacidad para generadoras. Existen todas las opciones muchos obstáculos para de generación y interconectar recursos almacenamiento. energéticos distribuidos. En la actualidad se pierde una gran cantidad de energía debido a la poca eficiencia en el transporte eléctrico. Los mercados de venta al por mayor siguen trabajando para encontrar los mejores modelos de operación. No existe una buena integración entre éstos. Integración mínima de los datos de operación y la gestión de bienes. Mantenimiento basado en tiempo.

B.

En este nivel de pronóstico de la demanda, a través de la variación del precio en función de la variación de la demanda, se modifica el comportamiento de los usuarios. Se considera que el consumo de energía no es constante, sino que varía de acuerdo a la estación del año, el día de la semana, la hora del día, el nivel económico del usuario final, etc.

Optimización del transporte eléctrico.

Preparación de mercados.

Optimización de bienes y funcionamiento eficiente.

El pronóstico de la demanda se basa sobre todo en uso de modelos (modelos con series temporales, métodos de series cronológicas, métodos de usuario final, métodos econométricos, métodos híbridos, modelos de reconocimientos de patrones, modelos basados en inteligencia artificial y los filtros Kalman ) [22][23], que intentan pronosticar la demanda de energía en tres horizontes temporales [21] [22]:  A corto plazo. La predicción abarca desde una hora hasta una semana en el futuro, y, se basa en el uso de

Fig. 3. Curva de madurez de las actividades predictivas de la demanda en el mercado eléctrico [20]

En el esquema vigente de precios para al energía eléctrica en Ecuador, se aplican tarifas diferenciadas en función de la categoría (residencial, general, y, alumbrado público), del nivel de tensión (alta, media, y, baja), la demanda, y, el nivel de consumo [24] [25] [26]. La curva de demanda diaria de energía eléctrica en el país, se puede dividir en tres zonas (ver Fig. 4.) [22]:    Demanda baja, que se extiende entre las 23h00 y las 7H00. Demanda media, entre las 7H00 y las 18H00. Demanda pico, entre las 18H00 y las 23H00.
Fig. 4. Curva de demanda diaria de energía eléctrica [22].

Si el precio de cada unidad de energía se incrementa, la demanda por energía eléctrica se reduce. La demanda por electricidad no es perfectamente inelástica, pero permite emplear un mecanismo de asignación de precios [27].

Al aumentar el precio de la energía eléctrica, en el corto plazo, la demanda dependerá específicamente de la tasa de utilización de los equipos eléctricos, y, en el largo plazo del grado de remplazo de los equipos antiguos con mayor consumo [27]. En la práctica, la relación de la demanda y del precio de la energía, establece que los consumidores con menor demanda, y, los consumidores de demanda continua, son los mayormente afectados por un incremento de precios. Los clientes de baja demanda, en su mayoría, corresponden a un grupo de población que no cuenta con ingresos económicos homologados. Los consumidores de demanda continua, pertenecen al grupo industrial que trabaja 24 horas permanentemente, puesto que los procesos y el nivel de producción así lo requieren [25]. C. Demanda y smart grid

contribuir a mejorar el nivel en la curva de madurez de actividades predictivas en el mercado eléctrico.

REFERENCIAS

[2]

[3]

[4]

[5]

La participación activa de los usuarios finales en una red tipo smart grid, abre las puertas a la aplicación de nuevos métodos para el dimensionamiento de la demanda. En este grupo de nuevos métodos, especial atención merece el uso de patrones de comportamiento. El reconocimiento de patrones es una actividad de carácter multidisciplinario, que comprende los procesos de identificación, caracterización, clasificación, y, reconstrucción de objetos o fenómenos, así como el desarrollo de teorías, tecnologías y metodologías relacionadas con dichos procesos [28]. Un modelo basado en patrones de comportamiento, permitirá identificar y caracterizar el consumo de energía individual o grupal. Este consumo estará condicionado por el tipo de actividad del usuario, su edad, su sexo, su nivel cultural y socioeconómico, etc.

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

V.   

CONCLUSIONES
[11]



Una adecuada gestión de demanda eléctrica es indispensable para la planificación y expansión de redes eléctricas de manera eficiente. Esta gestión debe propender a la minimización de pérdidas en el suministro, y, la optimización del comportamiento energético de los usuarios. Las redes tipo smart grid se presenta como una solución capaz de mejorar la gestión y el control de los recursos disponibles, potenciar la bidireccionalidad del sistema, preservar el medio ambiente, mejorar la fiabilidad. e, integrar energías limpias y renovables. La utilización de metodologías de gestión de la demanda de energía, basadas en modelos de reconocimiento de patrones de comportamiento, puede

[12]

[13]

[14]

Macfarlane Alejandro, ADEERA, Asociación de Distribuidores de Energía Eléctrica de la República Argentina. Disponible en línea: http://www.adeera.org.ar/edicionesant.asp. Aguirre J.F., Prat R., Magnago F., Evaluación de performance de redes WiMAX para una Smart Grid, IEEE, Disponible en línea: http://www.argencon.org.ar/sites/default/files/095.pdf Santacana E., Rackliffe G., Le T, Xiaoming F., Getting Smart, Power and Energy Magazine, IEEE, vol. 8, no. 2, pp. 41-48, 2010. Open, Smart grid: la próxima generación en sistemas de energía eléctrica. Disponible en línea: http://openinternational.com/es/news-smart.html Clavijo Acosta Julio, El Sector Eléctrico y su realidad en Ecuador, Fundación Ecuador Libre. Disponible en línea: http://www.ecuadorlibre.com/index.php?option=com_content &task=view&id=56 CONELEC, Estadísticas del sector eléctrico, Ecuador, actualizado febrero 2012. Disponible en línea: http://www.conelec.gob.ec/indicadores/ TRANSELECTRIC S.A., Casos de éxito. Disponible en línea: http://www.microsoft.com/ecuador/casosdeexito/transelectric. aspx Castro Miguel. Hacia una Matriz Energética Diversificada en Ecuador, Quito, CEDA, IDRC, noviembre 2011. Disponible en línea: http://www.ceda.org.ec/descargas/publicaciones/matriz_energ etica_ecuador.pdf Fuentes Díaz Damaris, Peralta Montoya Bárbaro, Los costos de fallas o pérdidas de energía y la necesidad de su análisis permanente. Disponible en línea: http://www.monografias.com/trabajos68/costos-fallasenergia-necesidad-analisis/costos-fallas-energia-necesidadanalisis.shtml CONELEC, Evolución y situación del sector eléctrico nacional, Plan Maestro de Electrificación de Ecuador 20092010. Disponible en línea: http://www.conelec.gob.ec/images/documentos/PME0920CA P2.pdf De Nigris Michele, Bernardelli Federico, Coviello Manlio, Redes Inteligentes De Energía (Smart Grids) En America Latina Y El Caribe: Viabilidad Y Desafios, CEPAL, Santiago de Chile, Octubre 2010. Disponible en línea: http://www.cepal.org/drni/noticias/noticias/8/41128/RedesInte ligentesLA__Esp.pdf "Smart Grid y la evolución de la red eléctrica". Disponible en línea: http://www.minetur.gob.es/industria/observatorios/sectorelect ronica/actividades/2010/federaci%C3%B3n%20de%20entida des%20de%20innovaci%C3%B3n%20y%20tecnolog%C3% ADa/smart_grids_y_evolucion_de_la_red_electrica.pdf No se menciona autor, ¿Qué es Smart Grid?. Disponible en línea: http://vsesmartenergy.com/wp/?portfolio=%C2%BFque-es-smart-grid "Smart Grid, la propuesta para optimizar la energía". Disponible en línea: http://www.hoy.com.ec/noticias-

[15]

[16]

[17]

[18]

[19]

[20] [21]

[22]

[23]

[24]

[25]

[26] [27]

[28]

ecuador/smart-grid-la-propuesta-para-optimizar-la-energia535686.html El Telégrafo, Gobierno prevé aplicar redes inteligentes para restar pérdidas negras. Disponible en línea: http://www.eltelegrafo.com.ec/index.php?option=com_zoo&t ask=item&item_id=30183&Itemid=11 Khattak A.R., Mahmud S.A., Khan G.M., The Power to Deliver, Revista IEEE Power and energy magazine, Julioagosto 2012. The Brattle Group, Employment and economic benefits of transmission infrastructure investment in the U.S and Canada, Mayo 2011. Disponible en línea: http://wiresgroup.com/images/BrattleWIRES_Jobs_Study_May2011.pdf Lindley David, Redes inteligentes: El problema del almacenamiento de la energía, nauretenews, 2012. Disponible en línea: http://www.npgiberoamerica.com/unionfenosa/redes-inteligentes-el-problema-del-almacenamientode-la-en.html Diaz Andrade Carlos, Hernández Juan, Smart Grid: Las TICs y la modernización de las redes de energía eléctrica - Estado del Arte, Revista S&T, 9(18), 53-81. Disponible en línea: http://es.scribd.com/doc/75633148/Smart-Grid Mandhir Sahni, Jones Richard, Predictive Operations in us Power Markets, Abril 2011 Locational Marginal Rueda Viviana, Velásquez Henao Juan, Franco Cardona Carlos, Avances recientes en la predicción de la demanda de Electricidad usando modelos no lineales, Mayo 2011. Disponible en línea: http://dyna.unalmed.edu.co/ediciones/167/articulos/a04v78n1 67/a04v78n167.pdf Análisis de riesgo en modalidades de contratación a largo plazo del mercado eléctrico ecuatoriano. Disponible en línea: <http://bibdigital.epn.edu.ec/bitstream/15000/395/1/CD0803.pdf>. García Delmar Jaime, Cabrera Milanés Alexander, Predicción de la demanda eléctrica de corto plazo mediante Redes Neuronales Artificiales, Septiembre 2003. Disponible en línea: http://proton.ucting.udg.mx/posgrado/cursos/idc/pdf/neuronal es/E042.pdf CONELEC, Pliego Tarifario para Empresas Eléctricas - Servicio Eléctrico, 2012. Disponible en línea: http://www.conelec.gob.ec/images/documentos/doc_10093_P LIEGO%20TARIFARIO%202012.pdf Betancourt Vasco Edgar Eduardo, Estudio y Planteamiento para estableces un Tarifa Horaria en el Pico del Sistema Eléctrico en el Ecuador como incentivo de Eficiencia Energética, Escuela Politécnica Nacional, Facultad de Ingeniería Eléctrica y Electrónica, Junio 2011. Disponible en línea: http://bibdigital.epn.edu.ec/bitstream/15000/4426/1/CD4042.pdf CONELEC, Estadística del Sector Eléctrico, Febrero 2012. Disponible en línea: http://www.conelec.gob.ec/indicadores/ Argüello Castro Karla Verónica, Estimación de la demanda por Energía Eléctrica, Escuela Superior Politécnica del Litoral, Facultad de Ciencias Humanísticas y Económicas, Guayaquil - Ecuador, Febrero 2007. No se menciona autor, Reconocimiento de Patrones, Laboratorio de Cómputo de Ingeniería, Universidad La Salle

A.C., Hipódromo Condesa, México. Disponible en línea: http://www.lci.ulsa.mx/Material/pdf/Reconocimiento%20de% 20Patrones.pdf

# data[].attributes.attachment_link.title
Gestión de la demanda de energía y smart grids: una opción para Ecuador

# data[].attributes.attachment_link.description
Partiendo de la caracterización de la situación actual del sistema de abastecimiento de energía eléctrica en Ecuador, se describe las potencialidades de una red tipo Smart grid para optimizar la ge... by xopxeluisjaramillo in Types > School Work, energía, y smart grids

# data[].attributes.body
Ideas innovadoras usando energías limpias para reducir la dependencia de los combustibles fósiles y aumentar la eficiencia energética.

# data[].attributes.attachment_link.entities[].name
La Granja del Dr Frankenstein Documental Completo en Español

# data[].attributes.attachment_link.entities[].name
Instalacion Solar Interconexion de Red CFE

# data[].attributes.attachment_link.title
LAS ENERGIAS RENOVABLES : DOCUMENTAL COMPLETO

# data[].attributes.attachment_link.description
LAS ENERGIAS RENOVABLES : DOCUMENTAL COMPLETO

# data[].attributes.body
Transformar la matriz energética es la base para implementar una gestíon optima e inteligente de las redes eléctricas

# data[].attributes.attachment_link.title
Ecuador está sembrando la matriz energética más limpia del mundo _ ElCiudadano.gob