Qué Son Las Redes Eléctricas Inteligentes, Características y Función

Las redes eléctricas inteligentes han sido anunciadas como uno de los mayores logros de ingeniería del siglo XX, permitiendo a los clientes a cientos de millas de distancia de las centrales eléctricas recibir energía de forma instantánea.

Sin embargo, la tecnología que lo sustenta está envejeciendo y se está volviendo rápidamente inadecuada para hacer frente a la creciente demanda de electricidad y la rápida modernización de nuestra sociedad.

Redes Eléctricas Inteligentes
Redes Eléctricas Inteligentes

La red eléctrica es un sistema grande y complejo con múltiples partes interdependientes. Si una parte más arriba de la cadena falla, puede dejar grandes áreas afectadas. Durante los primeros días de la era eléctrica, la electricidad provenía de las centrales eléctricas a través de una gran cantidad de redes locales.

Estas plantas de energía generalmente estaban ubicadas cerca de los clientes y de sus fuentes de combustible. La energía se entregó a los clientes en distancias cortas y con bajos voltajes.

Aunque este sistema funcionó bastante bien inicialmente, no era escalable ya que cada vez más personas comenzaron a pedir energía eléctrica. Como resultado, estas redes más pequeñas crecieron, y se creó un sistema más complejo, que involucra escalones de voltaje para facilitar la transmisión.

A continuación te mostraremos que son las redes eléctricas inteligentes, sus características, sus tipos y sus funciones:

1. ¿Qué son exactamente las redes eléctricas inteligentes?

En el pasado, las redes eléctricas eran tuberías simples a través de las cuales la electricidad fluía del productor a los consumidores. Sin embargo, han evolucionado gradualmente para convertirse en “inteligentes“. Esto les ha permitido resolver el problema creciente de administrar el equilibrio de la red.

En pocas palabras, la cantidad de electricidad alimentada a la red por los productores siempre debe ser igual a la cantidad de electricidad que los consumidores extraen. Si existe un desequilibrio demasiado grande, incidentes como fallas de energía o, en una escala mayor, un podría ocurrir un apagón completo.

Gestionar el equilibrio: una tarea cada vez más compleja

Cuando la electricidad solo era producida por las centrales eléctricas tradicionales, era relativamente simple administrar este equilibrio. Si el consumo de electricidad variara, el volumen de energía generada podría aumentarse o reducirse.

Sin embargo, las fuentes de energía renovables ahora juegan un papel cada vez más importante en la generación de energía. Sin embargo, no puedes pedirle al sol que brille por la noche o que sople el viento cuando lo necesites. En otras palabras, estas fuentes de energía renovables son variables.

Es un poco como tratar de mantener el nivel del agua igual en un baño pero con el tapón desconectado y el grifo abierto, y con alguien vertiendo de repente un balde de agua.

¿Cuál es la solución? Rejillas que pueden comunicarse

Las redes eléctricas inteligentes están equipadas con sensores que recopilan y transmiten datos. Esta información permite ajustar automáticamente los flujos de electricidad.

Los gerentes de redes eléctricas inteligentes, que están ubicados de forma remota, están informados de la situación en tiempo real y pueden actuar de inmediato si hay un problema.

Además, esta red puede comunicarse con cualquier medidor inteligente y, por ejemplo, encender automáticamente los electrodomésticos de los consumidores cuando hay mucha electricidad en la red y, por lo tanto, los precios son más bajos.

2. Características de las redes eléctricas inteligentes

  • Flexible: hacen que sea más fácil gestionar mejor las variaciones en la generación y el consumo.
  • Fiable: gracias a la información enviada en tiempo real y la gestión remota de la red, se reduce el riesgo de fallas e incidentes de energía.
  • Accesible: todas las diferentes fuentes de energía pueden integrarse en la red y, gracias a las interconexiones entre redes, los consumidores también pueden aprovechar la energía renovable generada en grandes cantidades en los países vecinos cuando no hay suficiente en Bélgica.
  • Ahorro: una mejor gestión conduce a costos reducidos.

¿Cuándo estarán operativas las redes eléctricas inteligentes?

Esta tecnología está en su infancia. Se requerirá una inversión significativa para que alcance su máximo potencial. Por ejemplo, probablemente llevará varios años más instalar medidores de redes eléctricas inteligentes en los hogares de todos los consumidores.

3. ¿Cómo pueden ayudar las redes eléctricas inteligentes?

Las redes eléctricas inteligentes son un término para la recopilación de ideas, tecnologías, modelos económicos, prácticas operativas y más que permitiría una red eléctrica más eficiente y más confiable.

(Aunque las energías renovables como la eólica y la solar son parte de este esquema, mejorar estas tecnologías no se considera avanzar en las redes eléctricas inteligentes; más bien, para los investigadores interesados ​​en la red, el desafío es incorporar e interactuar estas tecnologías con la infraestructura existente).

Las redes inteligentes se caracterizarían por una generación de energía más distribuida, con énfasis en las energías renovables y tecnologías sostenibles, así como un fuerte énfasis en la información tanto del lado de la oferta como de la demanda. Además, se aumentaría la capacidad de almacenamiento de energía de bajo costo. La generación distribuida enfatizaría la incorporación de fuentes locales de energía renovable, particularmente solar y eólica (que pueden incorporarse con relativa facilidad en casas y comunidades locales).

Esto podría proporcionar un suministro de energía local más confiable, al tiempo que ayudaría a hacer la transición a una economía energética limpia y sostenible.

En la informática

Al aprovechar el poder de las computadoras, las comunicaciones y las tecnologías de análisis de datos, la red inteligente mejora la flexibilidad y la eficiencia de la red tradicional y abre nuevas oportunidades para métodos de generación más intermitentes, como el viento y la energía solar, y nuevas tensiones en la red. , como los autos eléctricos.

4.  La creciente importancia de la seguridad para las redes eléctricas inteligentes

Las redes eléctricas inteligentes pueden ayudar a las empresas de servicios públicos a conservar energía, reducir costos, aumentar la confiabilidad y transparencia, y hacer que los procesos sean más eficientes. Sin embargo, el uso cada vez mayor de sistemas de energía eléctrica basados ​​en TI aumenta las vulnerabilidades de seguridad cibernética, lo que aumenta la importancia de la seguridad cibernética.

Las empresas de servicios públicos deben tener en cuenta la seguridad de la red inteligente, incluidas las áreas vulnerables, los problemas estratégicos, el enfoque de seguridad en capas, la gestión de datos y las preocupaciones de privacidad, y la planificación de escenarios y el perfil de amenazas.

Tecnologías de las redes eléctricas inteligente y vulnerabilidades

La infraestructura de medición avanzada (AMI) y un sistema de gestión de datos de medición (MDMS) son componentes básicos de las redes eléctricas inteligentes. AMI recopila y transmite datos de medidores inteligentes entre dispositivos y MDMS facilita la recopilación, el almacenamiento y la administración de datos.

El sistema de red inteligente aplica dispositivos de detección, medición y control de AMI con comunicaciones bidireccionales a los segmentos de producción, transmisión, distribución y consumo de la red eléctrica para permitir la fijación de precios, el monitoreo y la conservación en tiempo real. Estas tecnologías comunican información sobre las condiciones de la red a los usuarios del sistema, operadores y dispositivos automatizados, lo que permite responder dinámicamente a los cambios en las condiciones de la red

Tipologías de las redes eléctricas inteligentes

Con la evolución de la tecnología MDMS, los datos MDMS se están utilizando para aplicaciones más nuevas, incluidas aplicaciones de clientes, portales web, portales web internos, funciones de informes, operadores de sistemas independientes y proveedores.

Estas características crean una red que es más eficiente, utiliza mejores controles a prueba de fallas, brinda a los consumidores una mejor información sobre el uso de energía y proporciona a las empresas de servicios públicos procesos operativos eficientes.

Importancia de la gestión

Los procesos de gestión de cambios deben desarrollarse para permitir tanto la prueba adecuada de los cambios como una respuesta rápida a los nuevos riesgos. A medida que las empresas de servicios públicos diseñan nuevas formas de agregar tecnología e inteligencia a la red eléctrica, la proliferación de esta tecnología puede traer vulnerabilidades de seguridad cibernética a la arquitectura de red inteligente, la tecnología AMI y MDMS, los protocolos de comunicación, las redes de área doméstica, los portales de los clientes y el hardware. Las empresas deben considerar las vulnerabilidades técnicas asociadas con estas tecnologías.

Arquitectura

Una red de medición típica de AMI está conectada a la red central de MDMS. Un atacante podría explotar las debilidades de esta infraestructura y obtener acceso al MDMS, así como a la red corporativa misma. Las organizaciones deben diseñar sistemas para proteger contra ataques generalizados, como los ataques de denegación de servicio.

Los sistemas locales deben ser capaces de operar de manera autónoma en caso de una falla de comunicación. Los sistemas también deben establecer niveles de confianza variados en los dispositivos basados ​​en la clasificación de dispositivos.

Interoperabilidad

La tecnología AMI crea riesgos de interoperabilidad y seguridad alrededor de los componentes y funciones, incluidos los riesgos de la interfaz de la aplicación, el punto único de falla para los riesgos del entorno de producción y los riesgos de fraude.

Un MDMS recibe grandes cantidades de datos de la AMI. Estos datos deben gestionarse activamente para obtener ventajas operativas disponibles y para proteger los datos específicos del cliente.

Protocolos de comunicación

La comunicación entre los dispositivos AMI y el MDMS podría verse comprometida si la comunicación no está encriptado de extremo a extremo. La autenticación y la autorización entre dispositivos deben encriptarse para proteger contra dispositivos maliciosos o manipulados.

Interfaces

Las interfaces de red inteligente, como las aplicaciones basadas en la Web, están sujetas a las vulnerabilidades típicas asociadas con los protocolos y aplicaciones del sistema.

Redes de área doméstica (HAN)

Los dispositivos inteligentes dentro de las HAN también pueden ser vulnerables. Las comunicaciones inalámbricas entre dispositivos inteligentes y sistemas centrales deben protegerse para evitar intercepciones o manipulaciones.

Portales de clientes

Los atacantes pueden usar técnicas de ingeniería social para acceder a las cuentas de los clientes y cambiar la configuración de los clientes. Esto puede afectar la red de la empresa de servicios públicos y la demanda del cliente.

Hardware

El hardware también puede exponer la red a nuevas vulnerabilidades. El medidor inteligente está conectado a la red inalámbrica AMI, que presenta riesgos para el medidor similares a los riesgos de una HAN inalámbrica. Una parte no autorizada puede controlar un medidor (encender y apagar o modificar la configuración), lo que puede tener un impacto directo en el uso del consumidor y los ingresos del productor de energía.

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