eficiencia energética sobre ciudades sostenibles: smart...

Eficiencia Energética sobre Ciudades Sostenibles:

Smart Grids e Infraestructura de Medición Avanzada en Colombia

Javier A. Rosero García, PhD.Grupo de investigación: Electrical Machines & Drives, EM&D

Universidad Nacional de Colombia – Sede BogotáEdificio 411 - 208 Cra. 30 No 45-03 Bogotá, D.C. - T. +57 316 5000 Ext. 11154

www.ing.unal.edu.co/grupos/emd

[email protected]

Contenido

2

• Introducción

• Smart Grids y Perspectiva en Colombia

• Interoperabilidad: Caso de uso

• Supervisión Online de Red Eléctrica: Laboratorio Smart Grids (LAB+i) UN

• Conclusiones

Introducción

3

Introducción

4

Definición de Ciudad Inteligente

Ciudad inteligente recopila información sobre sí misma a través de sensores, registradores u otros dispositivos.

Comunica los datos (redes cableadas o inalámbricas) Garantiza calidad de vida y sostenibilidad de los habitantes Analiza información para toma de decisión

Ejemplos de sistemas

* INTRODUCTION TO SMART CITIES | Smart Cities Council Readiness Guide

Apps Apps Apps Apps

Plataformas Plataformas Plataformas Plataformas

Datos Datos Datos Datos

GIS GIS GIS GIS

Comunicaciones Comunicaciones Comunicaciones Comunicaciones

Electricidad Agua Transporte Emergencias

5

Introducción

Smart + Elementos en común

Modelo Conceptual de SGEuropa – CEN-CENELEC

9

Smart Grids y Perspectiva en Colombia

7

SG y Perspectiva en Colombia

8

Tecnologías y Funcionalidades

AMI ADA

EVDER

Infraestructura ICT


9

Mapa de Ruta: etapas de implementación

Ciudad inteligente recopila información sobre sí misma a través de sensores, registradores u otros dispositivos.

AMI ADA DER VE

3,3 break. per circuit

5,7 Breakper circuit

Self - healing

VE: 1,2%Total de

vehículos

EV: 3,9% Total de

Vehículos

EV: 14% Total de

Vehículos

70% de energía consumida



GD: 0,2% capacidad de potencia

GD: 0,5% capacidad

de potencia

GD: 2,5% capacidad de potencia

Storage.: 0,3% capacidad de potencia

2015 - 2020

Etapa I

2020 - 2025

Etapa II

2025 - 2030

Etapa III

Link: http://www1.upme.gov.co/Paginas/Smart-Grids-Colombia-Visi%C3%B3n-2030.aspx


10

Retos en SG: Áreas de investigación

Tecnología de comunicación e información (TICs)

•Comunicación bidireccional

•Interoperabilidad

•Ciberseguridad Electrónica de Potencia

•Drives

•Convertidor DC

•Inversores

•STATCOM

Gestión de Información

•Big data

•Análisis de información

•Cloud Computing

•Business Intelligence (BI)

Herramientas de Optimización e

Inteligencia

•Objetivos: eficiencia, rentabilidad, confiabilidad

•Toma de Decisión

•Optimización

multi-objetivo

Esquema AMI para Colombia

11

Flujo de información

Operación de la Red

Mercado

GD

ComercializadorCliente Operador PlaneaciónSupervisión y control

PRE

USU GD CDL LRM TAR

PRE

CDL

FRA CALCALHAN FRAGD GDLRM

LRMGD

Sistema de Gestión de la Medida e Infraestructura de Comunicaciones

Medidores Inteligentes

LRM

CAL

Base de datos Información de Historicos

HAN

Equipos eléctricos

ADMS

Otras funciones

OMS

Atención al cliente

Intercambio de información

Prevención y detección del fraude

Gestión de energía

Suspensión, corte y reconexión

Balance de energía

Facturación

Reporte fallas en el suministro

Control de calidad del servicio

Expansión de la infraestructura

DemandaDefinición costos

eficientes

GD

Pro

ce

sos

Aso

cia

do

s

Infr

ae

stru

ctu

ra d

e C

om

un

ica

ció

nControl de la

calidad del servicio

Demanda

Equipos eléctricos

SINSEG

ALM A&CCOB

Red eléctrica

Ag

en

tes


12

Beneficios asociados a sistemas AMI

ParticipaciónActiva Usuario

FlexibilidadConexión

Planeaciónmejorada

Prediccióndemanda

AccesoEstadousuario

NuevosServicios

Operación Eficiente

(-) Anomalías

(+) ConfiabilidadServicio

Tarifas Avanzadas

LocalizaciónFallas

ReducciónCostos

InformaciónConsumoDetallada

Clara

HAN

CalidadPotencia

DSMCalidadServicio

312

Interoperabilidad +Caso de uso

13

Capacidad de intercambiar información, entenderla y utilizarla

de forma segura y efectiva


14

Interoperabilidad

Sistema de medición inteligente

Agentes

Proceso – Red de Distribución Eléctrica

Centro de gestión de medida




Interoperabilidad en la Red Inteligente

Modelo de Arquitectura SG

10

Interoperabilidad en la Red Inteligente

Categorías de Interoperabilidad

Cuestiones transversales

Categorías de interoperabilidad (GWAC)

Dimensionesinteroperabilidad

11

Modelo InteroperabilidadActores – Colombia 2030

Análisis de Casos de Uso

Propuesta de Caso de Uso AMI 2030


Propuesta de Caso de Uso RD 2030


Caso de Uso RD – Cliente Residencial

Supervisión Onlinede Red Eléctrica:

Laboratorio Smart Grids (LAB+i)UN

21

Plataforma Integral LAB+i

22

Integración de pilotos

AMI + PMU’s

Monitoreo transformadores de

distribución - DTMS

Monitoreo de EMD’s

Estimación eficiencia

Gestión activa de demanda

(DSM)

Recursos energéticos distribuidos

Microredes + Edificios inteligentes

Sistemas de energía, agua y gas

Movilidad eléctrica

Iluminación inteligente.


23

Criterios de Evaluación => Alcance

Inve

stig

ació

n

Desa

rrol

lo T

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co

Inno

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ón

Aplic

ació

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tecn

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ía

Segu

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Inte

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Softw

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Digi

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Esca

labi

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Efic

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lidad

Cust

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tion

Adap

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lidad

de

equi

pos

Cond

icio

nes a

mbi

enta

les

Automated Operation

Self Healing

State Estimator

City Smart Transportation

Energy Demand Side

Building Managament System

Matlab

Simulink

Neplan

Edificios Inteligentes

Gestión de Tráfico

Eficiencia energética

Ethernet DNP

Wireless

Ethernet TCP IP

IED

Sensores

AMI

Movilidad Eléctrica

Unidad de Medición Fasorial

Usuarios Inteligentes

Criterios de evaluación

Capacidades del proyectoCondiciones

en Colombia

7 Física

Capas Smart Grids

4 Sistema

5 Comunicación

6 Interfaz

1 Inteligencia

2 Análisis

3 Modelo

Pruebas de Medidores Inteligentes

24

Medidores instalados en campo

Campus UNAL

30 edificios

25 Subestaciones


25

PMU’s en Campus UN Bogotá

Campus UN: 120 edificios aprox. y 11

Facultades.

Red eléctrica subterránea con topología

en anillo de 8,4 km

Conformada por 33 subestaciones

eléctricas interconectadas por 53 buses.

Estructura del sistema de gestión de la información

implementado en el campus

Visualización en

Datalink de los

ángulos de fase de

los nodos

Gestión de Energía online

26

Resultados: Modelo y SimulaciónCampus UN Bogotá

Integración – Arquitectura

28

Proyecto Lab+i – UPME AMI

Modificado de: https://www.osisoft.com/software-support/what-is-pi/What_Is_PI.aspx

Modbus TCP / IP

Edificio, instalaciones

ComunicaciónMedidor inteligentePotencia Activa

Universidad Nacional de Colombia

29

Gestión de Energía en Campus UN Bogotá

Data

Dat

a

Procesos

Análisis Key Performance Indicator KPI

Evaluadores

Sistema de Supervisión – LAB+i: UN

30

Energía consumida por estudiante programado

Visualización en tiempo real del desempeño del KPI

KPI: Número de estudiantes

atendidos por kW

Más estudiantes

por kW=mayor eficiencia

https://168.176.27.47/Coresight/PB/#/PBDisplays/140199


31

Sistema de Supervisión – LAB+i: UNGestión de energía: Metas de ahorro


32

Consumo de energía por mes

1) Monitoreo del consumo mes a mes

2) Comparación del consumo con el mes del año inmediatamente anterior

1) Consumo actual2) Precio del consumo actual3) Ahorro del consumo de

energía4) Emisiones de CO2

Monitoreo del consumo diario




33

Consumo de energía por día

Real-time comparison:Power consumed

VsSaving Goal

Real-time comparison:Energy consumed

VsSaving Goal

Monitoring of daily consumption.




34

Energía en horas hábiles y no hábiles

Análisis del consumode energía:

Horas hábilesvs

Horas no hábiles

Visualización enTiempo Real:Horas hábiles

VsHoras no hábiles

Análisis del consumo de energía por semana.Horas hábiles

VsHoras no hábiles


35

Energía consumida por conexiones a internet

KPI: kW por número de

conexiones a internet

Monitoreo en Tiempo RealPotencia demandada vs

número de conexiones a internet

Visualización en tiempo real del desempeño del KPI




36

Potencial Generación PV

Proyecto implementación

de generación con

paneles solares, Edificio

de Medicina

70 kW Grid TieEdificio de

Medicina

Conclusiones

37

Conclusiones

38

El despliegue de infraestructuras AMI garantiza el éxito de losprogramas de implementación de Smart Grids con sus beneficiosasociados.

Se requieren políticas de país, marco normativo y regulatorio quepromueva el desarrollo armónico de nuevos servicios con suscorrespondientes tecnologías asociadas.

La estandarización funcional del medidor inteligente permiteinteroperabilidad de equipos, tecnologías y sistemas.

Se debe facilitar la comunicación fluida entre todos los actores delsistema involucrados, promoviendo nuevos mercados y servicios conbeneficios para todos los participantes: Interoperabilidad

Conclusiones

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Integración de procesos a plataforma avanzada (LAB+i) trae beneficiosal usuario final: Análisis, investigación y optimización

El proyecto LAB+i involucrar varios actores y el análisis deexperiencias de éxito que trae beneficios. Trabajo colaborativo +Nuevos desarrollos

La plataforma integral permite analizar, validar y en un futurocertificar diferentes tecnologías y equipos. Viabilidad y pertinenciade acuerdo al sector de estudio

LAB+i: Diseño de pruebas y desarrollo de tecnologías locales permiteincentivar Programas integrales de formación y entrenamiento denuevas tecnologías

Gracias por su atención ¿Preguntas?

40

Javier Rosero García, PhD.

E-mail: [email protected]éfono: +57 315 340 95 54

Web: www.ing.unal.edu.co/grupos/emd

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