Tecnologías de Futuro para Smart Grid

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1 Tecnologías de Futuro para Smart Grid Marzo, 2012

2 SUMARIO GENERAL MÓDULO I - Fundamentos de Smart Grid MÓDULO II - Tecnologias de Core MÓDULO III - Tecnologias de Acceso (FAN / NAM / HAN) MÓDULO IV - Regulacion y otros puntos importantes

3 Fundamentos de Smart Grid TEMAS A SER ABORDADOS Módulo I Las Redes Eléctricas Oferta y Demanda Smart Grid Modelo Conceptual de Smart Grid Energía y Telecomunicaciones Topología de una Red de Telecomunicaciones para Smart Grid 3

4 LAS REDES ELECTRICAS Modelo Genérico Actual Líneas de Transmision ( KV) Transformador de Sub-Estacion Consumidor Industrial (69 26KVac) Generación Consumidor Primario (13,8 4KVac) Transformador Transformador de Transmision Consumidor Secundario ( Vac) Flujo de Energía UNIDIRECIONAL Generación de energía centralizada y típicamente depende de una sola matriz. Generadoras controladas por Organismos o Agencias que utilizan metodología de carga prevista o estimada. Telecomunicaciones y automatización limitada, con un bajo desempeño. Muchos sistemas propietarios sin actualización de tecnología. La falta de un Sistema de Gestión de Datos (DMS), no permite reducir el mal uso de la energía. 4

5 LAS REDES ELECTRICAS Modelo del Futuro Líneas de Transmision ( KV) Transformador de Sub-Estacion Consumidor Industrial (69 26KVac) Generación Actual Combinada Con Fuentes Renovables Consumidor Primario (13,8 4KVac) Transformador de Transmision Micro generadores Solar o Eólico Consumidor Secundario ( Vac) Flujo de Energía e Comunicaciones BIDIRECIONAL Gerencia de energía descentralizada, múltiple matriz y con fuentes renovables. Generadoras controladas por Organismos o Agencias que utilizan metodología de carga real en tiempo real. Telecomunicaciones y automatización en toda la cadena con una acción inmediata. Sistemas de Información con tecnologías múltiples e interoperables. Consumidores disfrutan de una tarifa basada en las horas de consumo y del crédito por micro generación. 5

6 SMART GRID Cambio de paradigma o no? Smart Grid : Hasta un niño lo puede explicar! 6

7 MODELO CONCEPTUAL SMART GRID Como Hacer la Energía Eléctrica Inteligente? Mercado Operaciones Proveedor de Servicios PARTICIPACIÓN DE TODOS LOS AGENTES!!! Generación Transmision Distribución Consumidor Interfaz de Comunicación Interfaz Eléctrica Domínio 7

8 MODELO CONCEPTUAL SMART GRID Evolución del Mercado de Energía Energy 1.0 Energy 2.0 Infraestructura Envejecida Nuevos Clientes Presión por la Energía Renovable Factores del Mercado y Reguladores Participación de los consumidores en la Gerencia de la Energía Limpio - Renovable - Competitivo - Confiable Control Centralizado Control Distribuido y Acceso Universal 8

9 MODELO CONCEPTUAL SMART GRID Nueva cadena de valor Hoy Energy 1.0 Generación Infraestructura de Comunicaciones Transmision y Distribución Venta A Futuro Generación Transmision y Distribución Venta y Consumidor Energy 2.0 Infraestructura de Comunicaciones Smart Metering es una parte de Smart Grid Smart Grid completo 9

10 ENERGIA Y TELECOMUNICACIONES El reto es la comunicación total APLICACIONES PLANO DE COMUNICACIONES WAN, LAN, FAN y HAN PLANO ELECTRICO Generación, Transmision, Distribución y Consumidores OPERACIONES, GERENCIA, Y CONVERGENCIA DE EQUIPOS Y SERVICIOS 10

11 ENERGIA Y TELECOMUNICACIONES El reto es la comunicación total PLANO DE COMUNICACIONES PLANO ELECTRICO Utilizar las redes de comunicación y dispositivos inteligentes para proporcionar visibilidad y control de la red eléctrica para brindar energía mas confiable, segura y eficiente. 11

12 TOPOLOGIA DE LA RED Telecomunicaciones a favor de Smart Grid Centro de Control Centro de Operaciones De la Red Seguridad WAN / LAN Oficinas Corporativas Fuerza de Trabajo Móvil FAN Microgrids Generación Tradicional Transmision Distribución Consumidores HAN Community Broadband Generación Distribuida Carga de Vehículos Eléctricos 12

13 Tecnologías de Core TEMAS A SER ABORDADOS Módulo II Bases de Smart Grid Red de Misión Crítica Escoja la Tecnología Correcta MPLS PTN e OTN MW 4G 13

14 BASES DE SMART GRID Por Donde Empezar? NOC EMS para Consumidor Aplicaciones Plano de Comunicaciones Plano Eléctrico 14

15 RED MISION CRITICA Red Propia o Alquilada? WAN = Red de Transporte Misión Crítica CONFIABILIDAD CALIDAD SEGURIDAD NUEVAS APLICACIONES ADHECION A LA TECNOLOGIA MODERNA FO/ MW/4G???? SEM FIO (WiFi/2G/ 3G)??? X? X??? Red Própia Red Alquilada 15

16 ESCOJA LA TECNOLOGIA FIJA CORRECTA Fundamental para el Éxito 10/40/100G STM-64 NG-DWDM DWDM OTN / MPLS-TP PTN NG-SDH IP/MPLS 10/100/1000M STM-1/4/16 SDH e PDH IP L2 TDM NGN 16

17 ESCOJA LA TECNOLOGIA MOVIL CORRECTA Fundamental para el Éxito Rádio Celular Cobertura TDM Cobertura 4G (WiMax / LTE) 3G 2G IP WiFi Capacidad Capacidad 17

18 SERVICIOS DE UNA UTILITY El CORE es el Transporte de estos Servicios 18

19 SERVICIOS DE UNA UTILITY Una red para cada servicio? 19

20 SERVICIOS DE UNA UTILITY Y los nuevos servicios de Smart Grid? 20

21 SERVICIOS DE UNA UTILITY Nuevos requerimientos para Smart Grid Mayor ancho de banda Menores delay y jitter Tecnologías antiguas + nuevas aplicaciones Flexibilidad de capacidad Alta confiabilidad Seguridad 21

22 SERVICIOS DE UNA UTILITY MPLS Soporta los Servicios Antiguos y los de Smart Grid IP/MPLS Orientado a Servicio Permite Convergencia Flexible Alta Confiabilidad Seguro 22

23 TRANSPORTE OPTICO DE NUEVA GENERACION - Componentes Acceso Agregación Edge Core Service routers Core routers PTN Carrier Ethernet MPLS IP/MPLS IP/MPLS OTN OTH DWDM OTH DWDM La nueva generación de tecnologías ópticas permiten la flexibilidad, escalabilidad, automatización y menores costos para redes de misión crítica 23

24 SISTEMAS DE RADIO DE PAQUETES Full outdoor Aplicaciones split-mount N+0 MW ODU Única Sistemas dedicados para aplicaciones full outdoor Nodal-IDU IDU Punto-a-Punto Punto a punto y equipos de red RADIO IP 24

25 SISTEMAS DE RADIO DE PAQUETES Sistema de colas con un rendimiento determiniístico para el tráfico de alta prioridad ORIENTADO A SERVICIO Terminacion ATM IMA, Optimizacion ATM e PWE3 segundo RFC 4717 ATM PWE3 Agregador Multiservicio MEF-8 Emulación de Circuitos E1 Bandas Licenciadas 6-38 GHz E-band (80 GHz) Multiples Direcciones CONFIGURACION FULL OUTDOOR SPLIT-MOUNT MODULACION ADAPTATIVA MEF-9 MEF-14 Conmutación en Modulación Hitless Asignación de tráfico en ambas direcciones ANEL MULTISERVIÇOS DE PACOTES XPIC Doble del espectro hasta 1 Gb/s por RF CES, PW & Ethernet sobre red de un Carrier Ethernet convergente MODO DE OPERACION DE PAQUETES Híbrido y Paquetes MODO DE OPERACION HIBRIDO E1, ATM-IMA & Ethernet Sin degradación del Desempeño Sincronismo pela linha (E1) Sync E + SSM (Ethernet) Porta (in/out) de Sync (2, 5, 10 MHz) Temporização da Rede SINCRONISMO DISTRIBUIDO 25

26 SISTEMAS 4G G LTE Impacto en la Red 1G 2G 3G Web Video Streaming 2 Mb/s Mb/s Real-Time Multimedia Picos de Mb/s Alta Capacidad Baja Latencia Voz y Dados QoS Seguridad SMS Browsing kb/s Siempre conectado All-IP kb/s Dispositivos y Aplicaciones mas sofisticados Baja inversion/byte Permite una alta cobertura con alta capacidad. Orientada a servicios! 26

27 SISTEMAS 4G Altas Tasas de Datos 100 Mbps DL (20 MHz, 2x2 MIMO) 50 Mbps UL (20 MHz, 1x2) Mejor Eficiencia Espectral 3-4x HSPA Rel 6 en DL 2-3x HSPA Rel 6 en UL Ancho de Banda Escalable 1.4, 3, 5, 10, 15, 20 MHz Mejores Tasas de Transferencia 2-3x HSPA en DL/UL Cobertura completa del ancho De banda Co-existencia con 2G/3G (GSM/CDMA/HSPA) Radio Access Network Core Baja Latencia ~ msec (red) <100ms inactivo a activo < 50ms inactivo a activo Unicamente IP Arquitectura de Red Simplificada 27

28 SISTEMAS 4G Funcionalidades Secure/Manage Data on Devices Tecnologia LTE HSPA Mobile Collaboration Multi Party Video Calling Mobile Cloud Computing Wireless Broadband Branch Office Location Based Comm. & Services Navigation Helper Interactive Digital Signage M2M Public Safety Surveillance 10x Velocidad comparado con 3G 3-5x Menor Latencia Fonte: * Customer Insight Europe Very Good Good Not Good 28

29 Tecnologías de Acceso (FAN / HAN) TEMAS A SER ABORDADOS Módulo III Tecnologías de Acceso in Home WPAN WiFi Radio Mesh FTTx / xdsl 29

30 BASES DE SMART GRID Por Donde Empezar? NOC EMS para Consumidor Aplicaciones Plano de Comunicaciones Plano Eléctrico 30

31 TECNOLOGIAS DE ACCESO WiFi PLC ZigBee Topologia FIM A FIM para Suportar SMART GRID RF Mesh SDH Home Area Network PLC / DLC Neighborhood Area Network 4G WiFi Mesh PLC BPL Field Area Network MPLS Core FTTx / xdsl Rádio / 4G 31

32 EQUIPAMIENTOS EN NUESTRO HOGAR Quién no quiere para ahorrar electricidad? LAMPARAS AIRE ACONDICIONADO ELECTRODOMÉSTICOS TV ELECTRONICOS Lavadora/Secadora Cocina Nevera CONTROL Y ECONOMIA 32

33 WPAN e WLAN Varias Tecnologías Funcionalidad ZigBee Bluetooth UWB WiFi Estándar IEEE Proprietário (Ericsson) IEEE a IEEE Frecuencia (MHz) 2400, 915, Banda (Kbps) Alcance (m) < Cobertura (m) Modulación BPSK, OQPSK GFSK OFDM DSSS, DBPSK, DQPSK, CCK, OFDM Latencia alta média baja baja Seguridad Si (128bit) débil débil Si (256bit) Soporte a Sensores si no si no Costo (USD) <10 <10 >20 >40 33

34 WPAN ZigBee 34

35 WLAN WiFi Convergente QoS Continuidad hand-over Compatibilidad extremo a extremo Cobertura Confiabilidad Movilidad Desempeño Gerencia de La Red Autenticación y Encriptación Herramientas de: Acceso basado en la entidad Planeamiento Protección a ad-hoc, hack y Monitoreo ataques Fallas Firewall Disponibilidad Seguridad Crecimiento de la red 35

36 RADIO MESH Mayor alcance implica bajas frecuencias 36

37 FTTx / xdsl Extender la fibra hasta el usuario? Max 128 split, 2.5Gbps/1.25Gbps Access Node GPON Min 128 split, 10Gbps/2.5Gbps Access Node 10G XG-PON1 Access Node GPON Access Node 10G GPON 37

38 Regulaciones y Otros Puntos Importantes TEMAS A SER ABORDADOS Módulo IV Acciones Regulatorias Estandarización Subsidio de Gobierno Efecto Bakersfield DA x AMI Respuesta a la Demanda en Tiempo Real Seguridad de la Información Gerencia de la seguridad de la información 38

39 ACCIONES REGULATORIAS Pasos Lentos en Brasil MME Grupo de Trabajo para Estudio de la Viabilidad de Smart Grid (04/2011) ANEEL La misión de ANEEL es proporcionar condiciones favorables para que el mercado de la electricidad se desarrolle con el equilibrio entre los agentes y con beneficio para la sociedad Ley de P&D (LEI Nº 9.991, 24/07/2000) Uso de PLC (Resolución Normativa no. 375/2009) Nuevo modo Tarifario (AP 120/2010, Minuta de Resolución Normativa) ANATEL Promover la limpieza de Espectro en 400MHz, 900MHz y Canales de TV analógica. El uso no está definido todavía. Posibilidad para LTE en Misión Critica 39

40 ESTANDARIZACION Organismos Y Alianzas a favor de Smart Grid Y Venezuela? Haremos Estándares Propios o tomamos los existentes? 40

41 SUBSIDIO DE GOBIERNO Como será a implementación de Smart Grid (Ejemplo de Brasil) Quien paga la cuenta? El Gobierno de Brasil anunció que un grupo de trabajo fue formado por el MME y los representantes del sector eléctrico para desarrollar un estudio para evaluar la viabilidad y el costo de la adopción de Smart Grid en Brasil. "Es una revolución que está teniendo lugar en el mundo. Con este sistema, los consumidores pueden administrar mejor su consumo de energía e incluso vender la energía sobrante a la red principal ", dijo el Ministro. El despliegue del sistema en Brasil costaría entre R$ 15 billones y R$ 20 billones. Fuente: Asesoría de Comunicación Social, MME El medidor es el costo mas alto? Contenido local? Incentivo Fiscal? Tarifa Social? Otro costo para el consumidor? Socialización de Ancho de Banda? 41

42 DA x AMI Diferentes aplicaciones o rivales? Consumidor SMART METERING es lo mismo que SMART GRID Utilities AMI DA SMART METERING es una de las aplicaciones de SMART GRID Advanced Metering Infrastructure (AMI) son los sistemas de medición, recopilación de datos y el análisis del uso de energía. Se comunica con el medidor de energia, gas y agua, de acuerdo con la demanda o el horario. Es la piedra angular de la medición inteligente. Estos sistemas incluyen hardware, software, comunicaciones, el consumo de los monitores y los sistemas asociados, Meter Data Management (MDM) y los sistemas de negocio de la empresa eléctrica. Distribution Automation (DA) Los sistemas de control inteligente de los elementos de la red de distribución, incluyendo IAM, inteligente y aparatos eléctricos (IED) coche eléctrico (EV) y la generación distribuida. Además de los sistemas IAM, se incluyen el sistema de Respuesta de la demanda en tiempo real, de teleprotección, la confiabilidad del Sistema Interconectado, el control de fallos, control de carga y control de la redistribución y Cortes 42

43 DA x AMI Diferentes aplicaciones o rivales? Portal do Consumidor Portal do Operador ERP EMS Internet Firewall MDM $ Head End Server XML / DLMS-COSEM / SDL / GW Firewall GW GW Rede IP Wireless Gateways 43

44 Momentanverbrauch Webolution Zähler über 4.000W über 3.000W über 2.000W über 1.000W über 0W Momentanverbrauch Webolution Zähler über 4.000W über 3.000W über 2.000W Tageszeit über 1.000W über 0W Momentanverbrauch Webolution Zähler über 4.000W über 3.000W über 2.000W Tageszeit über 1.000W über 0W Momentanverbrauch Webolution Zähler über 4.000W über 3.000W über 2.000W Tageszeit über 1.000W über 0W Tageszeit 0h00 1h15 2h30 3h45 5h00 6h15 7h30 8h45 0h00 1h15 2h30 3h45 5h00 6h15 7h30 8h45 0h00 1h15 2h30 3h45 5h00 6h15 7h30 8h45 0h00 1h15 2h30 3h45 5h00 6h15 7h30 8h45 RESPUESTA A LA DEMANDA EN TIEMPO REAL Telecomunicaciones a favor de Smart Grid Leistung / W Leistung / W 10h00 11h15 12h30 Leistung / W 13h45 15h00 16h15 17h30 10h00 18h45 11h15 20h00 12h30 21h15 13h45 22h30 15h00 23h45 16h15 17h30 18h45 20h00 21h15 22h30 23h45 Consumidor B2C Distribuidora venta al por menor Leistung / W 10h00 11h15 12h30 13h45 15h00 16h15 17h30 10h00 18h45 11h15 20h00 12h30 21h15 13h45 22h30 15h00 23h45 16h15 17h30 18h45 20h00 21h15 22h30 23h45 ERP Portal Web Servicios Datos B2B Datos de Servicios Interface de Operador Sistema de Respuesta a la Demanda El propietario o SaaS Objetivo y Equilibrado Demanda y el consumo tiempo real 44

45 SEGURIDAD DE LA INFORMACION La seguridad cibernética es más amplia Seguridad Electrónica Perimetral Red de Control de Acceso Políticas Processos Documentación Seguridad Cibernética Herramientas de Prevención a Malware Configuración y Gerencia de alteraciones Gerencia de Patch Aprobación, rastreabilidad y auditoria Check de Port- Scan / Vulnerabilidad Privacidad Seguridad Física de Perímetro 45

46 SEGURIDAD DE LA INFORMACION Como Implementarla? 3Componentes: Consultoría en Seguridad Tecnología en Seguridad Operación Asistida Cada componente lleva una mayor intimidad con la Red y con los Consumidores 46

47 GERENCIA DE LA INFORMACION Inteligencia a favor de Smart Grid Sistemas de Soporte Operativo (OSS) Service Assurance Network Resource Management Service Fulfillment Sistemas de Soporte al Negocio (BSS) Product Mgmt Customer Mgmt Revenue Mgmt Order Mgmt Mejores Practicas Operacionales del mundo de Telecom y de TI Information Technology Infrastructure Library (ITIL) Information and communication technologies (ICT) TMF NGOSS, etom Tecnologías existentes y buenas prácticas que las Utilities pueden integrar para vencer los nuevos desafíos operacionales 47

48 GERENCIA DE LA INFORMACION Inteligencia a favor de Smart Grid Mobile Broadband Fixed Broadband Contact Center Field service Network Operation Customer Experience Sales & Marketing Provider Experience 48

49 GERENCIA DE LA INFORMACION OSS Integrado 49

50 GERENCIA DE LA INFORMACION Resultados Tangibles Resultados de OSS Implantados en Utilities 30% reducción de tiempo de planificación Implementación de cambios de red mas rápidos 40% de mejoras de productividad Minimiza OPEX 3x de crecimiento de servicios y infraestructura sin personal adicional 50% de ahorro de tiempo en el aprovisionamiento 25% de ahorro de tiempo de downtime de la red Reducción de numero de eventos en 100x Identificación de interrupción de servicios disminuida de ~50min para ~10s Gerencia de un crecimiento complejo sin recursos adicionales Reducción de los atrasos resultantes de los requerimiento de cambio en la red Aumento de la confiabilidad y disponibilidad de los servicios y de la red Reducción del ruido por la falta de correlación de la causa raíz y el # de alarmas Minimizar el impacto de los problemas de desempeño de la red eléctrica 50

51 GRACIAS! Paulo Henrique Soares 51

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