Comunicación presentada al V Congreso Ciudades Inteligentes
Autores
- Mikel Urizarbarrena Cristóbal, Coordinador proyecto Smart Cities, Iberdrola Distribución Eléctrica
- Carlos Gomes Alvarez, Coordinador Tecnología proyecto Smart Cities, Procesos y Tecnología, Procesos y Tecnología, Iberdrola Distribución Eléctrica
- Alicia Carreras Morales, Coordinador Regulación proyecto Smart Cities, Planificación y Regulación, Iberdrola Distribución Eléctrica
- Macarena Catalá Gasco, Coordinador Atención al Cliente proyecto Smart Cities, Iberdrola Distribución Eléctrica
- Clara Mateo Martínez de Albornoz, Coordinadora Comunicación Global, Negocio Redes, Iberdrola Distribución Eléctrica
Resumen
Las Ciudades Inteligentes no son posibles sin una red inteligente en la que apoyarse. Iberdrola Distribución Eléctrica (IBDE) ha invertido 1.300 millones de euros en la digitalización de las redes, preparándolas para la integración de los recursos energéticos que son clave para el éxito del modelo de Ciudades Inteligentes. La infraestructura eléctrica está preparada para el reto y las distribuidoras son un aliado natural en el proceso de descarbonización, haciendo una gestión activa de las redes para racionalizar las necesidades de nuevas inversiones. En el caso de la movilidad, la red eléctrica de distribución es capaz de acomodar las penetraciones de vehículo eléctrico a corto y medio plazo. A largo plazo, una gestión inteligente de la recarga nocturna permite reducir las inversiones en hasta un 70%. La coordinación entre los distintos recursos distribuidos de generación y demanda (climatización, movilidad etc.) permiten realizar un uso más eficiente de los recursos, avanzando decididamente hacia el desarrollo de áreas urbanas cuya producción anual de energía sea mayor que su consumo y donde el valor neto de emisiones totales de CO2 sea igual a cero. El rol de los ciudadanos es crítico en este proceso por lo que se han creado herramientas que permiten monitorizar el impacto de las actuaciones energéticas al nivel de la ciudad.
Palabras Clave
Red Inteligente, Digitalización, Open Data, Plataforma DSO, Recarga Inteligente, Integración Recursos Distribuidos (DER)
La red de distribución eléctrica en las ciudades inteligentes
Iberdrola Distribución Eléctrica (IBDE) es responsable de hacer llegar la electricidad a los ciudadanos. Para ello cuenta con una extensa red eléctrica de más de 250.000km de líneas y cerca de 1.000 subestaciones y más de 95.000 centros de transformación. Esta red de distribución eléctrica juega un papel esencial en la transición energética. Se está trabajando intensamente para mejorar su fiabilidad y eficiencia a la vez que se mejora el servicio al ciudadano.
Las ciudades son el motor del cambio, convirtiéndose en activas, comprometidas e inteligentes. Las ciudades han de estar preparadas para mejorar su aprovechamiento de la energía, reducir emisiones, mejorar la calidad del aire y, en resumen, convertirse en espacios más habitables. IBDE contribuye a este fin asegurando el funcionamiento del sistema eléctrico incluso con gran penetración de generación intermitente y facilitando la integración de nuevos recursos como, por ejemplo, el vehículo eléctrico o el almacenamiento.
Una premisa básica para el éxito de una ciudad inteligente es, el desarrollo sostenible de sus comunidades. IBDE fomenta una estrategia de desarrollo energético estructurado y coherente que proporcione una solución permanente a las necesidades energéticas. Además, se busca la eficiencia en el proceso de distribución y facilitar al ciudadano la información necesaria para comprender el impacto económico de sus decisiones. Por ejemplo, se trabaja para reducir los costes energéticos mediante la gestión activa de la demanda, involucrando al ciudadano en este proceso. Los ciudadanos están cada vez más concienciados y exigen soluciones energéticas integrales que las distribuidoras pueden facilitar. El rol de los distribuidores es clave para permitir a los distintos agentes convertirse en participantes activos del sistema eléctrico. La transición ya ha comenzado, por ejemplo, a través de la digitalización de las redes de IBDE que han visto la instalación de más de un 99,9% de los contadores inteligentes.
La red eléctrica garantiza el suministro incluso cuando la generación distribuida no puede producir, minimiza los costes y posibilita transacciones de servicios entre usuarios. La red de distribución es la plataforma sobre la que se integran los recursos energéticos que son clave en el éxito de ciudades inclusivas y sostenibles. Éstas se apoyan en la transparencia, sostenibilidad, involucración del ciudadano y la adaptabilidad al cambio como pilares fundamentales para mejorar la experiencia y calidad de vida de sus habitantes.
La creación de valor mediante un abordaje ordenado de estas necesidades y desafíos es una de las prioridades estratégicas de IBDE, que ofrece su apoyo para el desarrollo del modelo de Ciudad Inteligente aportando la perspectiva de la red de distribución eléctrica. En Murcia se ha firmado el primer convenio de colaboración entre un Ayuntamiento e IBDE para implementar este modelo de Ciudad Inteligente. En paralelo IBDE continúa trabajando con el resto de Ayuntamientos de las ciudades de su área de distribución.
IBDE presenta un concepto de Ciudad Inteligente desde la perspectiva eléctrica que consta de cuatro de cuatro áreas: movilidad, infraestructura, energía y cultura.
Movilidad
La descarbonización del transporte es fundamental para cumplir con los objetivos de reducción de emisiones en España, donde el transporte representa un 25% (Miteco 2 de abril 2018) de las emisiones de gases de efecto invernadero. Las ciudades concentran el 55% (Monitor Deloitte, 2019, Ciudades energéticamente sostenibles: la transición energética urbana a 2030, Madrid) de las partículas a nivel nacional y, además, en las principales ciudades se superan los límites máximos legales de emisiones de NOx. Se está empezando a imponer restricciones a la circulación y límites de velocidad, aunque se prevé que las limitaciones vayan en aumento a favor del fomento de modos de transporte eficientes que repercuten positivamente sobre la salud en la ciudad. La electrificación del transporte tanto en el ámbito privado como el público (flotas de autobuses, servicios municipales etc.) es la única alternativa sostenible.
Para cumplir con los objetivos de reducción de emisiones la penetración del vehículo eléctrico en las ciudades debería alcanzar el 25-30% del parque en 2030 (Monitor Deloitte, 2019, Ciudades energéticamente sostenibles: la transición energética urbana a 2030, Madrid). Los fabricantes están trabajando en nuevos modelos con mayores prestaciones, autonomías, velocidades de recarga más rápidas y nuevas estrategias de negocio y servicios que atraen cada vez a más ciudadanos.
Se empieza a apreciar un importante cambio de actitud. En España un 58% ([Monitor Deloitte, 2019, Ciudades energéticamente sostenibles: la transición energética urbana a 2030, Madrid] Transport & Environment, 2018, Consumer Attitudes to Low and Zero-Emission Cars) de los ciudadanos ven probable que su próximo coche sea eléctrico. La escasez de infraestructura de recarga de acceso público sigue siendo una de las principales barreras. Es necesario que las Administraciones impulsen medidas para su desarrollo tales como la definición de un modelo de despliegue de puntos de recarga de acceso público.
El despliegue de infraestructura de recarga ha de comenzar en las ciudades y principales vías interurbanas, garantizando una red básica de puntos de recarga que dé cobertura y permita la circulación de los vehículos eléctricos en todo el territorio nacional. En la definición de las ubicaciones se han de tener en cuenta los hábitos de recarga de los ciudadanos, la densidad necesaria de puntos de recarga, así como la disponibilidad de la red eléctrica. A través del proyecto de Ciudades Inteligentes, IBDE proporciona asesoramiento técnico a los Ayuntamientos para identificar las ubicaciones óptimas desde la perspectiva de la red eléctrica, racionalizando la necesidad de nuevas inversiones asociadas a potencias de recarga elevadas. Esta red pública de puntos recarga permitirá que aquellos ciudadanos que no disponen de plaza de aparcamiento privada se animen a la adquisición de un vehículo eléctrico y contribuyan así a alcanzar el reto de la descarbonización energética del transporte. Por otro lado, los ciudadanos que dispongan de una plaza de aparcamiento privada pueden beneficiarse de los bajos precios de la recarga nocturna. La recarga nocturna de vehículos eléctricos a 3.7kW permite recargar más de 100km de autonomía por menos de 1 euro (Iberdrola 2 abril 2018).
Los vehículos eléctricos se alimentan desde la red de distribución, gracias a cuya digitalización se ha cuantificado el impacto de su penetración sobre la misma. A continuación, se presentan las principales conclusiones del estudio de impacto de vehículo eléctrico realizado por IBDE.
Se indica un ejemplo gráfico del impacto en una zona del centro de Madrid en 2030 y 2050, en color rojo las redes con restricciones y en verde las redes sin ninguna limitación.
A corto y medio plazo (hasta 2030) la red eléctrica está preparada para soportar con éxito el reto de la movilidad eléctrica con mínimas inversiones.
El impacto en el largo plazo (hasta 2050) es significativo, pudiendo llegar a duplicarse el pico de demanda en la red de distribución en el caso de un escenario de penetración elevada. El impacto es mitigable en cuanto a inversiones si se implementan mecanismos de gestión inteligente de la recarga que tengan en cuenta el estado de la red y las necesidades de carga de los vehículos eléctricos.
La recarga inteligente es aquella que permite realizar una gestión del inicio de la recarga de todos los vehículos a lo largo de la noche (de 20:00h a 08:00h), de forma que se consigue homogeneizar el consumo energético durante el periodo nocturno evitando picos de demanda.
Este tipo de estrategia permite racionalizar las necesidades de inversión en la infraestructura eléctrica en un 70%.
Infraestructura
Las Ciudades Inteligentes no son posibles sin una red inteligente en la que apoyarse. La red inteligente es una evolución tecnológica del sistema de distribución de energía que combina las instalaciones tradicionales con modernas tecnologías de monitorización, sistemas de información y telecomunicaciones. Permite ofrecer un amplio abanico de servicios que incluye:
- Incremento de la participación activa, poniendo a disposición del ciudadano mucha más información gracias a la digitalización de la red: perfiles de consumo, avisos de incidencias, alertas orientadas a maximizar el ahorro y eficiencia energética, etc.
- Integración de nuevos servicios de valor añadido en la red, orientados a conseguir una gestión eficiente de los recursos energéticos distribuidos. Destaca especialmente el aprovechamiento de la flexibilidad asociada a esos recursos, que evita la necesidad de refuerzos adicionales de la red y, por tanto, resulta en un ahorro final para los ciudadanos.
- Mejora de la calidad de servicio. Las evoluciones en la supervisión y automatización de la red permiten gestionar mejor las incidencias, con una detección más rápida y una localización inteligente de las mismas, reduciendo los tiempos medios de restablecimiento del servicio.
- Reducción de pérdidas técnicas y saturación de la red. Gracias a nuevas funcionalidades de equilibrado de fases y líneas, se reducen las pérdidas técnicas de la red de distribución mediante soluciones eficientes.
En este contexto IBDE ha invertido 1.300 millones de euros en la instalación de 10,7 millones de contadores inteligentes en España, adaptación de alrededor de 90.000 centros de transformación distribuidos por toda la geografía y modernización de todo el parque de contadores de pequeña potencia.
La siguiente generación de contadores está especialmente enfocada a potenciar los dos primeros puntos antes mencionados, otorgándole al ciudadano un rol incluso más protagonista dentro del sistema:
- Incorporación de nuevas funciones de telegestión, como por ejemplo la protección frente a sobretensiones.
- Implementación de funcionalidades asociadas a la gestión de la demanda.
- Posibilidad de incorporar “in-home displays” en el hogar que estén comunicados con el contador, con el fin de facilitar al ciudadano un acceso directo a la información sobre su consumo.
- Ampliación de la capacidad de captación y procesamiento de datos, para su posterior aprovechamiento en la gestión de la red mediante nuevos algoritmos basados en la analítica de datos y la inteligencia artificial.
Simultáneamente se siguen mejorando las capacidades y funcionalidades de la infraestructura para las Ciudades Inteligentes:
- Equipos avanzados para una gestión activa de la red que se encuentra más próxima al ciudadano.
- Nuevos equipos libres de sustancias contaminantes.
- Sensórica avanzada para garantizar la seguridad del personal y los equipos.
De acuerdo con las actuaciones previstas IBDE tiene el objetivo de reducir el número de interrupciones de suministro en un 10% y reducir la duración media de los incidentes en un 20% hasta 2025.
Energía
IBDE ha incorporado a su estrategia empresarial los Objetivos de Desarrollo Sostenible aprobados por la ONU en septiembre de 2015. El esfuerzo de IBDE se enfoca en el suministro de energía asequible (objetivo 7) y la acción por el clima (objetivo 13), además de trabajar por establecer alianzas para lograr los objetivos (objetivo 17).
Plataforma DSO
IBDE apoya la senda marcada desde la Comisión Europea en relación al “Positive Energy District” (PED) que apuesta por el desarrollo de áreas urbanas cuya producción anual de energía sea mayor que su consumo y donde el valor neto de emisiones totales de CO2 sea igual a cero. Para ello se requiere una evolución en el papel de los ciudadanos y distribuidoras convirtiéndose en agentes más activos para maximizar el aprovechamiento de la capacidad disponible en la red eléctrica, minimizando nuevas inversiones. La actitud de los ciudadanos está cambiando y se ajustan cada vez más a la definición de “prosumidores”, productores y consumidores de energía que están cada vez más concienciados e involucrados en la transición energética. IBDE trabaja para ser un aliado en este proceso. Las redes de distribución no pueden permanecer pasivas, han de adoptar un rol activo en la gestión de los clientes, recursos distribuidos (vehículo eléctrico, generación renovable etc.) y de la propia red.
Bajo el modelo PED quedan recogidos todo tipo de edificios urbanos (residencial, comercial o de oficinas), de manera que se facilite una gestión optimizada de la demanda energética total del distrito y de la generación renovable local existente, así como de los recursos disponibles de almacenamiento que puedan existir también.
A continuación, se describen las consideraciones a tener en cuenta para implementar este modelo desde el punto de vista de la climatización, suministro de agua caliente sanitaria (ACS) y generación renovable local:
La bomba de calor
Un hogar medio emite entre 1,3 – 2,0 toneladas de CO2 equivalente al año en calefacción y ACS, basándose en combustibles fósiles entre un 50 – 80% (Monitor Deloitte, 2019, Ciudades energéticamente sostenibles: la transición energética urbana a 2030, Madrid). De acuerdo al consenso internacional existente en torno a la tecnología de climatización basada en el uso de bombas de calor, ésta representa la mejor alternativa disponible para la implementación del modelo PED. Se trata de una tecnología que alcanza eficiencias muy por encima de la unidad (llegando a valores del 300-400 %), gracias a su principio de funcionamiento basado en el transporte de energía desde una fuente renovable de calor hacia el espacio final a climatizar o viceversa, donde la única aportación externa de energía es la electricidad que acciona el compresor.
Esta mejora de eficiencia implica a su vez que sea una solución óptima en términos de reducción de costes para el ciudadano y en clave de descarbonización, tal y como la Comisión Europea recoge en su último Paquete de Energías Limpias (2016).
Al tratarse de una solución 100% electrificada, es relevante destacar también su buena integración en la red eléctrica y los beneficios que trae consigo al sistema. Gracias a algunas de sus últimas evoluciones técnicas (por ejemplo, la tecnología inverter), que permiten un funcionamiento a cargas parciales sin perjuicio de su eficiencia, se le puede considerar un recurso con alta flexibilidad disponible y uno de los elementos clave para la gestión activa de la demanda y ahorro en los hogares.
Cultura
Para el éxito del modelo de Ciudad Inteligente es fundamental la implicación de los ciudadanos en el proceso de la transición energética con un mejor conocimiento de las consecuencias medioambientales de sus acciones.
Por ello IBDE pone a disposición de los Ayuntamientos interfaces avanzadas de acceso a la información a tiempo-real del estado de la red de distribución eléctrica, renovables y puntos de recarga para vehículos eléctricos. IBDE es pionera en proporcionar materiales necesarios para la divulgación de este tipo de información en materia energética que permite llevar a cabo un análisis de la evolución de consumos, sirviendo como un laboratorio para la evaluación de la efectividad de diversas políticas energéticas. A continuación, se describe la plataforma informativa municipal de IBDE, dashboard, y los parámetros que se informan en el mismo:
- Comparativa con histórico de consumo en la ciudad.
- Potencia consumida en la ciudad a tiempo-real, en MW.
- Información y consumo de puntos de recarga exclusivos para vehículos eléctricos en la ciudad.
- Datos de generación renovable (MWh).
Asímismo, IBDE pone a disposición de los diferentes colectivos, ayuntamientos, ciudadanos, etc. otros canales de comunicación para facilitar el acceso a la información como son el mapa de incidencias a tiempo real y la APP, a través de las cuales se puede acceder a la información del punto de suministro y realizar una serie de funciones y consultar el consumo, suscribirse a avisos proactivos de incidencias y cortes programados, la comunicación ante la falta de suministro, etc.