Este documento describe los conceptos clave de las redes eléctricas inteligentes o "Smart Grids". Explica que las redes eléctricas tradicionales tienen limitaciones como mediciones agregadas y oferta inelástica. Un Smart Grid es un sistema de generación y distribución eléctrica integrado capaz de optimizar la relación oferta-demanda en tiempo real mediante hardware y software. Finalmente, señala algunas oportunidades para Costa Rica como aplicar programación dinámica aproximada y minería de datos para optimizar la distribución y

1. Smart Grids
Santiago Núñez Corrales
Director Científico
Fundación Pro Energías Renovables

2. El Contexto Global:
Cambio Climático
• Los recursos de la Tierra son finitos
• Las demandas de la actividad humana son infinitas y crecientes
• Retos centrales:
• Modelos económicos centrados en la sustentabilidad que
conlleven a cambios en patrones de consumo
• Tecnologías que maximicen el aprovechamiento de recursos
energéticos
• Nuevas fuentes de energía de mayor eficiencia por
unidad de tiempo y resiliencia, capaces de integrarse de
forma transparente a la malla energética

3. La Malla Eléctrica
• Un conjunto interrelacionado de fuentes energéticas,
generadores, distribuidores, consumidores, dispositivos
y circuitos caracterizada por tres atributos:
• Estandarización
• Calidad del servicio
• Resiliencia
• Factores determinantes: oferta y demanda

7. Limitaciones de las
Redes Eléctricas
Tradicionales• Mediciones agregadas: las mediciones de consumo no
ocurren en tiempo real, sino que ocurren por periodos de
consumo extensos (días).
• Oferta inelástica: la oferta de potencia para un tiempo t
es fija en el mismo circuito. Mayor potencia implica más
número de circuitos, menor potencia resulta en
sobredimensionamiento.
• Calidad sensible a fuentes de generación: debido al
desconocimiento en tiempo real de carga, agregar fuentes
de energía distintas a la principal puede degradar la calidad
de la tensión entregada

8. ¿Por qué es importante
tener mediciones en
tiempo real?• La red eléctrica es un sistema
estocástico
• Las reglas de asignación de
potencia son determinísticas
• Los actores del sistema son
numerosos y con
comportamiento aleatorio
• La decisión de asignar
potencia (política) actual
depende de una oferta fija
actual y de una demanda
variable anterior

9. ¿Qué es un
Smart Grid?
Un sistema de generación y
distribución eléctrica
integrado, basado en
software y hardware
asociado a una malla
eléctrica, capaz de optimizar
la relación oferta-demanda
en tiempo real.

10. • Modelo económico: incentivos de ahorro +
incentivos de generación individual (e.g. vehículos
eléctricos) para reducir emisiones.
• Sustentabilidad: venta de electricidad y
reducción de combustibles fósiles de la malla
eléctrica.
• Patrones de consumo: consumidor
responsable con herramientas de monitoreo
personalizadas y potencial generador.

11. • Tecnologías: desarrollo de hardware de medición
y software de predicción y control en tiempo real
• Aprovechamiento: sistemas que al estar en
tiempo real pueden predecir con minutos o
segundos la demanda futura y reducen su
desgaste.
• Recursos energéticos: uso de tecnologías
estandarizadas permite incluir nuevos recursos
energéticos.

12. • Nuevas fuentes de energía: personales,
comunitarias, sectoriales, plasma.
• Mayor eficiencia por unidad de tiempo y
resiliencia: detección de demanda inmediata y
de fallos en la infraestructura.
• Integración transparente: no se altera la
calidad del servicio con agregar o remover
unidades de generación.

13. ¿Cuál es la imagen de
un Smart Grid?

20. Seguridad en Smart
Grid
• La presencia de hardware y software programable
implica un reto moderno: ciberseguridad
• Ejemplos
• Stuxnet (2010), un virus diseñado para infectar
infraestructura crítica Siemens
• Vulnerabilidad de infraestructura SCADA (2012)

25. ¿Qué oportunidades
existen para Costa
Rica?

26. Precondiciones
• Es indispensable un cambio en el marco regulatorio de
generación eléctrica independiente
• Reglas claras para generadores individuales con
referencia a mejores prácticas y estándares
internacionales
• Reforzamiento del capital humano en Energía
• Reorganización del espectro radioeléctrico para reserva
de bandas con fines de comunicación de Smart Grid
(segundo dividendo digital)

29. Colaboración Costa
Rica-Europa

31. Aplicación de Programación
Dinámica Aproximada y Minería de
Datos para Optimización de la
Distribución y Uso de Potencia en la
Red Eléctrica de Costa Rica
Un proyecto piloto con tecnología de punta

33. santiago@fuper.cr