SMART GRIDS. Herramientas para una Iluminación Eficiente. Ignacio Benítez Sánchez INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA ENERGÍA

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1 SMART GRIDS Herramientas para una Iluminación Eficiente Ignacio Benítez Sánchez Departamento Smart Grids INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA ENERGÍA Valencia, 13 de Mayo de 2014

2 CONTENIDO 1. Redes Inteligentes 2. Red Inteligente: desde el Transporte al Hogar 3. Iluminación Eficiente 3.1. Concepto de Iluminación Eficiente 3.2. Beneficios de la Iluminación Eficiente 4. Herramientas inteligentes para la Iluminación Eficiente 4.1. Monitorización del Sistema de Alumbrado 4.2. Automatización del Sistema de Alumbrado 4.3. Integración de las TICs en Alumbrado 4.4. Integración de Recursos Energéticos Distribuidos 4.5. Gestión de la Demanda 5. Conclusiones

3 1. Redes Inteligentes Fuente: EPRI, Electric Power Research Institute La Red Eléctrica evoluciona hacia el concepto de Smart Grid a medida que se incorporan bienes de equipo con comunicaciones avanzadas que facilitan las operaciones de MEDIDA, SUPERVISIÓN y CONTROL

4 2. Red Inteligente: desde el Transporte al Hogar (I) Markets Transmission Substation Distribution Consumer Information & Communication Enabled Power Infrastructure Adicionalmente a las nuevas oportunidades que generan las Redes Inteligentes para el resto de agentes participantes: nuevos servicios, optimización de los recursos (generación y almacenamiento), anticipación y mejora respuesta ante conflictos,.las redes Inteligentes aumentarán la participación de los clientes a través de las siguientes herramientas: Contadores inteligentes y sus nuevas funcionalidades. Programas de gestión de la demanda en el hogar. Generadores distribuidos. Fuente: EPRI, Electric Power Research 1 Institute

5 2. Red Inteligente: desde el Transporte al Hogar (II) Nuevas funcionalidades de los Contadores: Gas Natural, Iberdrola, Hidro Cantábrico, CIDE y ASEME, están definiendo las nuevas funcionalidades que deben tener los contadores (Tipo 5): Lectura y programación remota Captura de energía cada 15 min Comunicación bidireccional con la distribuidora. Conexión y desconexión a distancia Tarifas programables Comunicación e información con el cliente.y lo más importante para la integración del cliente con las redes inteligentes: PROTOCOLOS ABIERTOS QUE GARANTIZAN LA INTEROPERABILIDAD entre todos los sistemas. La iniciativa PRIME se concibió inicialmente como respuesta a las necesidades de IBERDROLA y está orientada al desarrollo de un standard abierto, público y no propietario que garantice la interoperabilidad de los contadores y las redes Inteligentes

6 3. Iluminación eficiente El crecimiento de la población y la concentración de la misma en las ciudades implica unas necesidades energéticas cada vez más elevadas. El crecimiento de la población y la concentración de la misma en las ciudades implica unas necesidades energéticas cada vez más elevadas. El uso de equipos eficientes junto con la instalación de sistemas de regulación y control supone grandes ahorros energéticos, económicos y medioambientales para los sistemas de alumbrado.

7 3.1. Concepto de iluminación eficiente (I) conjunto de actividades encaminadas a optimizar el consumo de energía manteniendo el nivel de los servicios prestados. integración de tecnologías de sensores y elementos de control, TICs, desarrollo funcionalidades de iluminación, con el objetivo de lograr una mayor eficiencia. comprende la sustitución de las lámparas actuales, equipos auxiliares y luminarias por otros más eficientes y la instalación de sistemas de control que optimicen su uso.

8 3.1. Concepto de iluminación eficiente (II) Luminarias Equipos auxiliares EFICIENCIA COMPONENTES USO DE LA INSTALACIÓN Régimen de utilización Sistemas de regulación y control Aprovechamiento de la luz natural Limpieza Reposición de elementos MANTENIMIENTO

9 3.2. Beneficios de la iluminación eficiente (I) Ahorro energético Mejora de la eficiencia energética de las lámparas Reducción del consumo energético. Regulación del alumbrado Ahorro energético de entre 50% y 70% (en función de necesidades reales de iluminación). Reducción del consumo energético Reducción de las emisiones de CO2. Ahorro económico Mejora de la eficiencia energética de las lámparas aumento de la vida útil de las lámparas (hasta 15 veces) manteniendo el nivel de iluminación. Mayor aprovechamiento de la luz natural. Gestión de la demanda: adecuación del sistema de alumbrado a los periodos tarifarios de menor coste económico. Seguimiento de la tarificación y control de horarios de funcionamiento. Sectorización de luminarias: control de luminarias de cada zona mediante circuitos independientes. Adecuación del nivel de iluminación a las necesidades.

10 3.2. Beneficios de la iluminación eficiente (II) Ahorro en el mantenimiento Gestión de activos seguimiento en tiempo real optimización de las intervenciones de mantenimiento. Monitorización de la red de iluminación de fallos Detección precoz de fallos y averías. Sistemas inalámbricos y sensorización supervisión y gestión remota de la red de iluminación (sin intervención humana directa). Optimización del plan de mantenimiento prolongación de la vida útil de las lámparas Ahorros económicos de hasta el 50%. Alta disponibilidad, operación y monitorización de la red de alumbrado Mejora en los tiempos de respuesta a las incidencias y fallos. Incorporación de sistemas electrónicos y de comunicaciones para controlar el color de la luz, la intensidad y la dirección del haz de luz Sistemas de iluminación orientados al usuario.

11 4. Herramientas inteligentes para una iluminación eficiente Gestión de la Demanda Integración DER Monitorización HERRAMIENTAS INTELIGENTES SG Integración de TICs Automatización Las Smart Grids permiten transformar el alumbrado estático en un sistema dinámico y flexible, capaz de responder a las situaciones y acontecimientos del sistema de alumbrado. Las líneas de trabajo en iluminación de las Smart Grids, sugieren la introducción de estrategias de eficiencia energética y el uso de sistemas de iluminación eficientes basados en dispositivos con capacidad de regulación continua. El control de cargas considera el sistema de alumbrado como un elemento regulable del consumo de acuerdo al estado de la red, las condiciones ambientales, los horarios y la normativa vigente.

12 4.1. Monitorización del sistema de alumbrado Gestión de activos Conocimiento del estado de cada luminaria y optimizar su ciclo de vida. Generación de informes para la toma de decisiones Almacenamiento de valores históricos selectivo y configurable. Optimización del plan de mantenimiento Mantenimiento más ágil y eficiente, en forma predictiva y proactiva en base a las estadísticas y reportes del sistema. Mediciones concretas y precisas de los tiempos de servicio y fuera de servicio de cada luminaria. Mejora la calidad de suministro. Sistema de alertas que previene y detecta fallos en la red de forma precoz. Mejora continua del sistema Evaluación de forma precisa del impacto económico y energético de la adopción de medidas de eficiencia energética.

13 4.2. Automatización del sistema de alumbrado (I) Centro de control Concentradores de segmentos ÓRDENES ÓRDENES Concentradores de segmentos Concentradores de segmentos EJEMPLO DE ARQUITECTURA DE CONTROL DE UN SISTEMA DE ALUMBRADO PÚBLICO AUTOMATIZADO Módulo de control de segmento Módulo de control luminaria Agrupación de luminarias: segmento

14 4.2. Automatización del sistema de alumbrado (II) La AUTOMATIZACIÓN... permite el control activo de iluminación en función de las necesidades reales y puntuales de una forma rápida y sencilla para el usuario. se basa en la instalación de dispositivos individuales (sensores, reguladores y luminarias) capaces de comportarse de manera autónoma, sin dejar de pertenecer a un sistema flexible y escalable. requiere la implementación de centros de control y gestión de alumbrado que controlan automáticamente la potencia, el flujo lumínico y el encendido de las luminarias.

15 4.2. Automatización del sistema de alumbrado (III) El módulo de control de cada luminaria: Reporta los principales valores de funcionamiento, alarmas y eventos al centro de control general del sistema. Evalúa y reporta en línea el estado de cada luminaria. Mide el consumo de energía real en cada luminaria. Los controladores de segmento de luminarias monitorizan, controlan y gestionan agrupaciones de luminarias en subredes o segmentos. Este esquema de control distribuido y jerárquico permite el control autónomo optimizado por sectores. Además por comparación entre segmentos, contribuye a la detección de anomalías de forma precoz.

16 4.3. Integración de las TICs en alumbrado Las Tecnologías de la Información y la Comunicación (TICs) permiten la incorporación de estrategias de control para ajustarse en tiempo real a las necesidades de los ciudadanos, el tráfico o la ciudad en un sentido general. Permiten la comunicación instantánea de incidencias, averías o anomalías de funcionamiento en la luminarias o sectores Optimizan el plan de mantenimiento Reducción del tiempo de respuesta a fallos. Complementan la implementación de sistemas de automatización y monitorización en alumbrado, facilitando la extracción, procesado y análisis útil de la información. La tecnología inalámbrica es la más utilizada: tecnología económica, permite configurar las luminarias y crear una red inteligente para iluminación con facilidad y sin necesidad de cables.

17 4.4. Integración de recursos energéticos distribuidos Las Smart Grids facilitan y promueven la integración de recursos energéticos distribuidos de generación y almacenamiento. Principalmente facilitan la integración de aquellos recursos cuya fuente primaria de energía es renovable y difícil gestión para un sistema eléctrico convencional. El alumbrado público (tanto las farolas como los carteles publicitarios, las paradas de autobuses o la señalización de tráfico) resulta un soporte idóneo para la integración de tecnologías de generación renovable como la fotovoltaica o la eólica de pequeña potencia. La combinación de estas tecnologías de generación con sistemas de almacenamiento (baterías) y un sistema de control robusto, proporciona autonomía a los sistemas de alumbrado y facilita su integración en redes eléctricas débiles o incluso como sistemas aislados.

18 4.5. Gestión Activa de la Demanda (GAD) Gestión Activa de la Demanda: Conjunto de técnicas y herramientas empleadas para modificar el perfil de energía consumida de una empresa con el fin de disminuir los costes asociados a la energía consumida. Tarifa tipo TOU (time of use): La gestión de la demanda solo tiene sentido si el precio de la energía que consumimos varía a lo largo del día. Consumo inteligente de la energía El objetivo de la gestión de la demanda es el ahorro económico, no el ahorro energético.

19 5. Conclusiones Las Smart Grids permiten la integración de todos los agentes involucrados en el sistema eléctrico pasando de un sistema tradicional jerárquico a un sistema en el que se optimizan los recursos y la distribución eléctrica equilibrando oferta y demanda entre generadores y consumidores. Este nuevo paradigma de red pone a disposición de los usuarios y de los agentes encargados de la gestión del alumbrado público una serie de herramientas inteligentes asociadas a las Smart Grids que conducen a un ahorro económico, energético y medioambiental. La mejora en la eficiencia de la tecnología de los equipos de iluminación permite reducir los costes asociados al abastecimiento energético. La automatización y monitorización de los sistemas de alumbrado persigue dinamizar y flexibilizar su operación y gestión para responder a los cambios en las necesidades de los usuarios. La implementación de TICs, la aplicación de políticas de gestión activa de la demanda y la integración de recursos energéticos distribuidos de generación y almacenamiento son otras de las herramientas inteligentes asociadas a las Smart Grids que conducen a la optimización energética de estos sistemas y a la mejora de sus planes de mantenimiento.

20 GRACIAS POR SU ATENCIÓN PREGUNTAS? Ignacio Benítez Sánchez

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