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Telegestión de Contadores

Sistema de Medición Inteligente de los contadores de electricidad para una mayor eficiencia energética en el hogar digital conectado.

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El sector eléctrico es uno de los pocos sectores en los que se está empezando a desincentivar de forma activa el aumento descontrolado de la demanda. La coincidencia de un gran incremento de demanda con picos estacionales de demanda aún mayor con la creciente presión sobre las inversiones en infraestructuras, está obligando a las empresas del sector a buscar formas más inteligentes de gestionar la demanda. El Sistema de Medición Inteligente es una herramienta analizada con enorme interés por los organismos de regulación y operadores de la red, para poder determinar los patrones de demanda eléctrica en el futuro. El Sistema de Medición Inteligente permitirá a los operadores educar e incentivar económicamente a los consumidores para que sean más conscientes del uso de la energía. En última instancia, esta herramienta podría facilitar cierto grado de control sobre la carga eléctrica de carácter no crítico, y de esta forma incrementar la fiabilidad del suministro y la eficiencia de la utilización de los activos.

Medición Inteligente Alcatel-Lucent

El sector eléctrico está en un proceso de cambio. En la última década ha experimentado un rápido crecimiento de la generación eléctrica distribuida (principalmente en forma de parques eólicos), picos de demanda de una mayor intensidad y una creciente presión de los grupos de interés y los organismos de regulación para impulsar una mayor eficiencia de sus activos. Como resultado de ello, el eléctrico es uno de los pocos sectores que está comenzando a desincentivar de forma activa el consumo sin restricciones.

Una de las herramientas para persuadir a los usuarios de que sean más conscientes de su patrón de uso de la energía es el Sistema de Medición Inteligente. Esta nueva tecnología ya se ha introducido en centros de fabricación y otros grandes consumidores de energía. Y ahora se está evaluando su aplicación en pequeñas empresas y en los hogares.

Este artículo analiza los factores que han impulsado este cambio de actitud hacia la medición del consumo de energía de los usuarios, qué se intenta obtener con un Sistema de Medición Inteligente y los elementos necesarios para su implantación.

ENTORNO DE MERCADO

En la operación de las redes de energía hay tres factores principales que están impulsando la necesidad de un Sistema de Medición Inteligente. Estos factores son los siguientes:

Picos de Demanda Energética

Incluso en los climas más templados, se ha producido un importante incremento en los picos de demanda energética. En Londres el pico de demanda durante el verano está creciendo un 2,6% anual, frente a un crecimiento medio del 1,4% anual. En climas más cálidos este efecto es aún más acusado. Un operador del sistema de distribución en Australia ha manifestado que el 30% de su infraestructura se ha desplegado para facilitar la operación durante el 2% del año.

Este crecimiento ha sido muy rápido. Cuando se realizaron los planes de inversión, incluso hace diez años, nadie había previsto un crecimiento de esta magnitud. Y la tendencia es que los picos de demanda sean de mayor intensidad y durante un período de tiempo más reducido, reflejando un marcado incremento de la intensidad de la demanda en un reducido número de días: los días más calurosos del año. En resumen, se está demandando una importante inversión en infraestructuras para cubrir una plazo de año que decrece continuamente.

Infraestructuras con escasa Flexibilidad

Por su naturaleza intrínseca, las redes de distribución eléctrica no están preparadas para cambiar su configuración cuando se producen bruscas modificaciones en los patrones de demanda. Igualmente, la inversión de capital (CAPEX) que se requiere para implantar las nuevas infraestructuras necesarias para flexibilizar estas redes es considerable. Además, podría encontrarse una resistencia de la población a la construcción de nuevas infraestructuras eléctricas, que se consideran como una incomodidad para la sociedad. Por estas razones, los planificadores de la red deben prever la demanda a medio plazo con antelación y con un cierto grado de certeza, antes de comprometer inversiones de esta magnitud. Lamentablemente, esta certeza no existe en la actualidad.

Optimización de Activos

La falta de certidumbre en las previsiones de futura demanda coincide con una presión creciente de los grupos de interés y los organismos de regulación para que todas las compañías energéticas incrementen la utilización de sus activos. Por esta razón la respuesta tradicional a un incremento de la demanda, invertir en nuevas infraestructuras, ya no se contempla favorablemente, salvo que el caso de negocio sea muy convincente.

Esta situación obliga a buscar mecanismos alternativos para responder a los picos de demanda.

MEDICIÓN INTELIGENTE COMO ELEMENTO IMPULSOR

Una de las conclusiones a la que han llegado las Administraciones, los organismos de regulación y los operadores de red es la necesidad de que el consumidor utilice la energía de una forma más eficiente. Para conseguir este objetivo, el mercado parece moverse en tres direcciones:

Educar al Consumidor

Las compañías del sector eléctrico pueden facilitar más información a los consumidores sobre su consumo energético con el objetivo de concienciarles de su patrón de consumo y de las consecuencias del mismo. Este proceso educativo tiene una doble perspectiva:

  • Presentar en tiempo real el consumo del período anterior, destacando los picos y valles de consumo, y
  • Facilitar una información detallada sobre el consumo y su impacto en el medio ambiente, realizando comparaciones entre el período anterior representado y algún índice de referencia para este tipo de cliente.

El objetivo es influir en los consumidores para reducir sus picos de consumo. No obstante, las investigaciones realizadas hasta la fecha sugieren que esto sólo es efectivo cuando el consumidor ya está interesado en esta información. Sólo tiene sentido facilitar estos datos a este tipo de clientes.

Incentivar al Consumidor

En consecuencia, se pueden llevar a cabo acciones dirigidas a la siguiente etapa: incentivar al consumidor para adaptar su consumo energético para lo que se requieren soluciones de tarificación más sofisticadas que las disponibles hasta la fecha.

Por ejemplo, si se cambia a un esquema de tarifas múltiples basado en la Hora del Día, tarifas que pueden variar en función del día de la semana y del periodo estacional, se puede persuadir al cliente de que adapte su consumo a los horarios con menores tarifas. Las Figuras 1 y 2 muestran un ejemplo de un plan de tarifas para un día de la semana de verano y de invierno, respectivamente. Los fines de semana y los días festivos podrían tener diferentes perfiles en una determinada estación y estos perfiles podrían variar en función de la estación del año. Éste es el tipo de perfil adoptado por varios operadores y compañías de distribución minorista (por ejemplo, por el regulador Ontario Energy Board en Canadá).

Medición Inteligente Verano Alcatel-Lucent

Figura: Posible estructura de tarifas en un día entre semana en verano

Medición Inteligente Invierno Alcatel-Lucent

Figura: Posible estructura de tarifas en un día entre semana en invierno

Otro ejemplo sería la tarificación en función de la demanda instantánea. La muestra un ejemplo de estructura de tarifas para los hogares. La curva representa la demanda instantánea de un hogar: un pico de demanda por la mañana y a continuación la entrada en servicio del aire acondicionado a lo largo del día, alcanzándose por la tarde un pico de consumo que responde al uso de todos los electrodomésticos simultáneamente. Finalmente, el consumo disminuye a medida que se reduce la temperatura externa y el hogar pasa a realizar las actividades vespertinas.

El régimen de tarifas descrito anteriormente está diseñado para promover una distribución más homogénea de la demanda. Por ejemplo, desconectando el aire acondicionado durante el día cuando no hay nadie en casa o bien trasladando algunas tareas domésticas a una hora posterior por la tarde para beneficiarse de una tarifa más reducida.

Este tipo de estructura además refleja con mayor precisión los costes en que incurren las propias compañías de distribución y minoristas, para quienes el incremento de potencia eléctrica supone un coste unitario creciente. Estos son sólo dos ejemplos de los esquemas de tarifas que podrían aplicarse. Para ello se requiere un cambio en las prácticas de medición. E igualmente son necesarios los tipos de tecnologías que han estado presentes desde hace largo tiempo en el mercado de comunicaciones móviles: la tarificación del consumo en tiempo real con unos esquemas de tarifas más complejos.

Tal y como sucede en el mercado de telecomunicaciones, esta estructura permite que los suministradores de energía elaboren “ofertas especiales” (por ejemplo, una tarifa para días festivos). En resumen, se requiere un Sistema de Medición Inteligente: la combinación de un contador inteligente y un sistema de gestión inteligente de los datos de los contadores.

Control al Consumidor

A largo plazo, podemos pensar en compañías de distribución o minoristas de energía que deseen poder incentivar a los clientes para que les permitan controlar aquella parte de la demanda energética que no sea esencial. Por ejemplo, a cambio de una tarifa favorable, el cliente permitiría al distribuidor regular su aire acondicionado para reducir la carga en momentos de demanda excesiva. Las consecuencias de reducir la temperatura del aire acondicionado en tan sólo un grado en todas las oficinas y hogares de una gran ciudad daría como resultado una importante reducción de la carga eléctrica: tal vez lo suficiente para evitar los cortes de energía que algunos ya están padeciendo debido a los picos de demanda causados por las condiciones meteorológicas.

Esto no es un sueño. La tecnología ya está disponible. Los fabricantes de electrodomésticos están comenzando a implantar protocolos de control remoto estándares que permitirían este tipo de control. Lo único que se requiere es la voluntad política de hacerlo y de realizar un despliegue de contadores inteligentes con esta funcionalidad.

¿QUÉ PUEDE PROPORCIONAR EL SISTEMA DE MEDICIÓN INTELIGENTE?

El Sistema de Medición Inteligente tiene la capacidad de proporcionar las siguientes funcionalidades y ventajas:

  • Mantener en el contador los registros de los datos de utilización con unos intervalos previamente configurados y para un período de tiempo establecido.
  • Recoger los datos de utilización del contador a intervalos de tiempo previamente configurados, que pueden variar desde 15 minutos a una vez cada tres meses.
  • Recoger los datos de utilización del contador cuando se desee.
  • La capacidad de configurar un contador como desactivado (fuera de servicio y no asignado a una cuenta de cliente), activado y con una capacidad máxima configurada, y en suspensión (fuera de servicio, pero continúa asignado a una cuenta de cliente).
  • Proporcionar una unidad de representación visual (probablemente desde un punto remoto al contador). Igualmente, podría consistir en una interfaz Web a la cuenta de los clientes.
  • Consolidación y almacenamiento de los datos recibidos de cada cliente, clasificándolos por cliente, por tipo de cliente, por área geográfica, por distribuidor minorista (si fuera el caso), etc.
  • Proporcionar las estadísticas necesarias para gestionar el servicio (por ejemplo, la demanda total en un área geográfica determinada en función del tiempo y durante un período de tiempo determinado, la demanda total por tipo de cliente en un periodo de tiempo determinado, etc.)
  • Configurar el formato de la información para su transmisión al distribuidor minorista (si fuera el caso) y gestión del archivo de la información.
  • Aplicación del esquema de tarifas adecuado para un determinado cliente, tipo de cliente, distribuidor minorista, etc. y creación de los registros de facturación adecuados para su transmisión al cliente.
  • Aplicación de la funcionalidad anterior en tiempo real, una funcionalidad de gran importancia en el caso de un sistema de prepago.
  • Implantar un protocolo de toma de decisiones basado en una serie de reglas que se aplicará cuando expire el crédito o bien cuando se alcance un límite de crédito, en función del cliente, del tipo de cliente, del distribuidor minorista, etc.
  • Esta funcionalidad puede incluir la reducción temporal del suministro de energía hasta un “valor mínimo social” en caso de problemas de crédito o bien mediante la configuración del contador para ajustarse a las circunstancias de un cliente en particular.
  • En caso de que se produzcan cortes de energía, el contador puede transmitir un “último mensaje” que alerta al distribuidor de que se ha producido un fallo en la red.
  • A largo plazo se dispondrá de la capacidad de registrar los equipos remotos en las instalaciones del cliente, leer sus datos de configuración y, si tiene los permisos correspondientes, regular estos equipos. El ejemplo citado anteriormente de elevar la temperatura del aire acondicionado es una aplicación típica. Otra aplicación podría ser la activación de otros equipos (por ejemplo, las lavadoras) cuando se alcanza el umbral de tarifa mínima.

OTRAS VENTAJAS

La implantación de un Sistema de Medición Inteligente aporta más ventajas:

  • Una menor dependencia en la realización de visitas a las instalaciones del cliente.
  • Una menor incidencia de la utilización fraudulenta de la electricidad.
  • Una implantación simplificada de un sistema de prepago de energía, eliminando la necesidad de realizar cualquier interacción física con el contador doméstico.
  • Una rápida identificación de los cortes de energía que permitirá una mayor rapidez de reparación y restauración del servicio.

Tras un análisis del caso de negocio global, ENEL ha implantado en Italia un programa de 30 millones de contadores de lectura remota y automática. ENEL ha invertido 2.000 M de Euros hasta finales de 2006 y ha comunicado que está obteniendo un ahorro de 500 M de Euros anuales.

QUE ES NECESARIO IMPLEMENTAR

Además de los propios contadores, hay cuatro elementos clave que hay que tener en cuenta:

  • La red de acceso y de agregación y transporte.
  • El sistema de gestión de datos de los contadores.
  • El sistema de gestión de tarifas.
  • El sistema de gestión de activos.

No hay una única solución de acceso, agregación y transporte, ya que su implantación dependerá de diversos factores: densidad de la población, infraestructura existente de comunicaciones, actividad de alguna compañía de telecomunicaciones especializada en el Sector Eléctrico (o aspirante a ello), etc. Con frecuencia se puede facilitar una combinación de soluciones. Por ejemplo, redes inalámbricas en áreas urbanas y comunicaciones PLC (Comunicaciones a través de la red de distribución eléctrica) en áreas rurales. Otras tecnologías de redes de acceso, agregación y transporte que podrían utilizarse son GSM/GPRS, WiMAX, redes WiFi malladas, conexiones DSL, conexiones radio a 870 MHz sin necesidad de licencia, Zigbee, etc. Algunos de estos mecanismos sólo permiten comunicaciones en una dirección, pero la mayoría de ellos están preparados para la comunicación en ambos sentidos que, en última instancia, permitirán a la compañía de servicios no sólo medir el consumo, sino también influir en él y controlarlo de un modo activo.

Medición Inteligente Esquema Redes Alcatel-Lucent

El sistema de gestión de datos de los contadores es el núcleo de la operación del Sistema de Medición Inteligente. Las actividades que realiza son las siguientes:

  • Gestionar la recogida de los datos de medidas.
  • Organizar los datos por cliente, por tipo de cliente, por área geográfica, por distribuidor minorista o por cualquier otro criterio que sea relevante.
  • Asegurar la consistencia e integridad de los datos recibidos y garantizar que se guardan de forma segura.
  • Gestionar el perfil del cliente: estado del cliente, tarificación del contador, perfil de la tarifa y cualquier actividad programada.
  • Gestionar la configuración del contador.

El sistema de gestión de tarifas es otro elemento clave de la implantación, ya que este sistema facilita la flexibilidad de tarificación necesaria para promover el cambio de los hábitos de consumo energético de los consumidores.

En muchos aspectos es muy similar a los mecanismos de tarificación desarrollados para las aplicaciones de telefonía móvil del mercado de telecomunicaciones. Los elementos clave son:

  • La capacidad de manejar múltiples opciones de tarifas para una misma clase de usuarios.
  • La capacidad de manejar múltiples clases de cuentas (por ejemplo, basadas en un perfil de consumo contratado individualmente) y múltiples asociaciones de cuentas (por ejemplo, asociar varios contadores a una única cuenta, para incluir una segunda residencia, hogares de familiares de edad avanzada, etc.).
  • La capacidad de tarificar y calcular el crédito en tiempo real.
  • La capacidad de reaccionar en tiempo real a incidencias en el crédito (por ejemplo, la expiración del crédito de prepago), en función de las reglas establecidas para ese tipo de cliente.
  • La capacidad de facilitar a distribuidores minoristas y consumidores individuales la realización de consultas en línea a sus propias cuentas de una forma segura.

El último elemento es el sistema de gestión de activos, que permite al operador hacer un seguimiento de los diferentes activos involucrados y de su interconexión, para constituir la red del Sistema de Medición Inteligente.

Los conocimientos y la experiencia de Alcatel-Lucent incluyen el diseño e integración de soluciones llave en mano para unificar estos tres elementos e integrarlos con el contador existente en las instalaciones del cliente.

CONCLUSIÓN

El Sistema de Medición Inteligente es una herramienta fundamental para flexibilizar los perfiles de demanda energética de los clientes. Con la creciente demanda de energía, la tendencia a sufrir picos de demanda y la falta de flexibilidad de las infraestructuras subyacentes, un Sistema de Medición Inteligente puede ofrecer a las empresas del sector eléctrico los medios para influir en el consumo de sus clientes. Utilizando un sistema flexible de gestión de los datos de los contadores, que permita a las empresas de distribución aplicar tarifas flexibles, se puede incentivar al consumidor para que amplíe o reduzca su perfil de demanda.

En el núcleo de la solución se encuentra el sistema de gestión de datos de los contadores. Es el elemento que permitirá a las empresas de distribución medir, tarificar y facturar a sus clientes de una forma precisa. En última instancia, permitirá a las empresas controlar la demanda en la forma y en el momento en que esto sea aceptable.

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