Etiqueta: microrredes

ENERGÍA SOSTENIBLE PARA COMUNIDADES INTELIGENTES

REDES INTELIGENTES, EL FUTURO DE LA ENERGÍA

Escrito por [email protected] en 21 junio, 2023. Publicado en Especial, Innovación, Tecnología y TIC, Infraestructura y ciudades, Contacto 26: Ciudades inteligentes.

Mayo de 2023
Investigadores de la Facultad de Ingeniería de Los Andes trabajan en el desarrollo de un proyecto de “smart grids” o redes eléctricas inteligentes con el que buscan que la comunidad del barrio Las Aguas, en Bogotá, gestione, de manera mucho más eficiente y sostenible, la producción y suministro de su energía. Conozca cómo esto se hará posible en el marco del piloto de la primera ciudad inteligente y sostenible de Colombia.

¿Sabían que las ciudades ocupan solo el 3% del planeta, sin embargo, son las principales responsables del cambio climático? Esto se debe, de acuerdo con la Organización de las Naciones Unidas, ONU, a que consumen entre el 60% y el 80% de los recursos energéticos globales y generan más del 70% de las emisiones de dióxido de carbono.

Frente a este panorama, no hay duda que es urgente planificar nuevos modelos de ciudad en los que el uso eficiente y responsable de los recursos, entre estos la energía, será pieza clave para descarbonizar el planeta.

Ciudades que generan GEI — *Las ciudades consumen entre el 60% y el 80% de los recursos energéticos globales y generan más del 70% de las emisiones de dióxido de carbono.*

En las ciudades del futuro, “más inclusivas, seguras, resilientes y sostenibles”, como lo señala el número 11 de los Objetivos de Desarrollo Sostenible, ODS, las redes inteligentes emergen como una de las soluciones más eficientes e innovadoras para realizar una mejor gestión energética.

Pero ¿qué son las redes inteligentes o smart grids?

De acuerdo con Guillermo Jiménez, director del Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica de la Universidad de los Andes, quien además ha trabajado durante 14 años en este tipo de proyectos, las redes inteligentes o smart grids son sistemas de suministro y almacenamiento de energía que funcionan a pequeña o gran escala en territorios urbanos o rurales, y que aprovechan e integran diferentes recursos energéticos, más amigables con el medioambiente (solar, eólica y biogás, entre otros), y que operan conectadas o aisladas de la red eléctrica tradicional.

“Su uso disminuye la dependencia de la red eléctrica al poder contar con una producción y consumo de energía con recursos propios”, señaló.

El profesor comenta que las primeras aplicaciones de redes inteligentes que se han venido instalando, no solamente en Colombia sino en Latinoamérica, han sido en función de atender las necesidades de las zonas no interconectadas. Sin embargo, en la actualidad, se empiezan a ver como una eficiente alternativa tecnológica para incentivar el uso de energías más limpias que ayuden a reducir las emisiones de carbono en lo que algunos denominan ciudades inteligentes, sostenibles o circulares.

Además de la reducción de Gases Efecto Invernadero, las redes inteligentes o smart grids son más eficientes, gracias a que pueden hacer una mejor distribución de la energía frente su demanda y son mucho más confiables frente a posibles fallas ya que pueden aislarse de la red central evitando, por ejemplo, apagones generalizados.

La smart grids uniandina

La Universidad de los Andes, a la vanguardia de lo que en investigación significa la transición energética, viene avanzando en diferentes proyectos en el tema de redes inteligentes. Uno de estos se desarrolla en el corazón del campus de la institución.

De acuerdo con Fernando Jiménez, profesor asociado del Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica de Los Andes, director del Buro Innovación Germania, BIG, y uno de los líderes de Progresa Fenicia, iniciativa impulsada por la universidad para desarrollar la propuesta de la primera ciudad inteligente y sostenible de Colombia en el marco del plan parcial de renovación urbana “Triángulo de Fenicia”, desde hace ya varios años se usa el campus de la institución como un laboratorio urbano vivo para la investigación de este tipo de tecnologías, con la instalación de estaciones de energía fotovoltaica y eólica en los edificios W y Julio Mario Santo Domingo, esta última que gestiona su energía a través de una microrred.

“Esta red, que puede desconectarse de la red eléctrica tradicional y que se alimenta de varias fuentes de energía: solar y eólica, entre otras, le permite a profesores y estudiantes hacer investigación sobre una estación real para el beneficio de la comunidad de vecinos”, señaló el profesor.

Pero además de esta red inteligente y en el marco de la iniciativa Progresa Fenicia, en el que el uso de energías renovables se contempla como uno de sus mayores propósitos, se pensó que era necesario contar con una estación que permitiera, a pequeña escala, estudiar cómo podría gestionarse, de manera más sostenible, la energía del barrio Las Aguas, lugar en el que está ubicada la universidad y en el que se desarrollará el proyecto de renovación urbana “Triángulo de Fenicia”.

Así nació en 2019 el laboratorio KioSol (KIOsco SOLar), un container fotovoltaico que está ubicado en el lote Florece Fenicia, propiedad de la Alcaldía de Bogotá, pero que fue entregado a la Universidad de los Andes bajo la figura de comodato, y al que hoy tiene acceso toda la comunidad de Las Aguas.

En este laboratorio, que está liderado por Michael Bressan, profesor asistente del Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica de Los Andes, se transforma la luz solar en energía eléctrica a través de una red inteligente que permite almacenar y gestionar, de manera eficiente, la producción del recurso energético.

“En el KioSol hacemos estimaciones meteorológicas para poder predecir la producción fotovoltaica, desarrollamos modelos eléctricos para la detección e identificación de fallas, usamos electrónica de potencia y control para gestionar los diferentes flujos del recurso energético entre paneles, baterías y consumo y realizamos pruebas in-situ y evaluación del uso de energía eléctrica, todo esto gracias a herramientas de Inteligencia Artificial, IA. En el laboratorio desarrollamos diferentes proyectos de investigación de pregrado y maestría”, señaló el profesor Bressan.

Una red inteligente a gran escala

Pero además del KioSol, la iniciativa de sistemas de redes inteligentes está pensada para que escale a otro nivel y se convierta en una fuente de energías alternativas para el proyecto inmobiliario que se desarrollará en el “Triángulo de Fenicia”.

En el largo plazo se busca avanzar hacia una red inteligente, a gran escala, que aproveche fuentes renovables de energía y que adopte, por ejemplo, herramientas como IoT, Infraestructura de Medición Avanzada, Interfaces Hombre Máquina y Living Lab, entre otras, una red de sensores urbanos y tecnologías de monitoreo y almacenamiento de información de áreas como tránsito, calidad del aire, temperatura, nivel de ruido, gestión de semaforización, video vigilancia, seguridad y situaciones de emergencia, smart parking y contar con una estación de carga para vehículos eléctricos o híbridos de acceso público, entre otras soluciones.

Se espera que, una vez inicien las obras del proyecto de renovación, también se pueda dar marcha al desarrollo de esta red inteligente con el apoyo de las empresas prestadoras del servicio, los constructores y la comunidad, con lo que se hará realidad este concepto de energías sostenibles para territorios inteligentes.

Con este proyecto, la Universidad de los Andes “como vecinos del barrio Fenicia en Bogotá, queremos contribuir al desarrollo y bienestar de nuestra comunidad y nuestro entorno inmediato, como también de los diferentes ámbitos locales, regionales, nacionales y globales, en los que tengamos oportunidad de interactuar desde las diferentes áreas de conocimiento y experticia”, señala el documento ‘Declaración sobre impacto de la investigación y creación Universidad de los Andes 2020-2025‘.

Todo esto, mediante el desarrollo de “un laboratorio urbano vivo, inteligente y de bienestar en la zona del Triángulo de Fenicia que permita el cumplimento del Objetivo de Desarrollo Sostenible, ODS, 11 ‘Ciudad Sostenible‘, la Agenda 2030 y el CONPES 3918 con la generación de nuevos indicadores para los 17 ODS a través de sensores y equipos de última tecnología, en donde la comunidad pueda experimentar estilos de vida inmersos y sostenibles”, sostiene el BIG.

Las microrredes, una solución para cerrar las brechas de acceso a la electricidad

Escrito por PruebaUniandes en 13 julio, 2022. Publicado en Especial, Tecnología y TIC, Salud y medioambiente, Contacto 24: Energías limpias.

Guillermo Jiménez | Director del Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica | Ph.D. en
Ingeniería Eléctrica de la Universidad de Chile (Chile). | [email protected]

Julio de 2022
Uno de los temas pendientes en Colombia es que todas las personas cuenten con energía eléctrica las 24 horas del día, pues en la actualidad hay aproximadamente medio millón de viviendas que no tienen acceso al servicio o solo cuentan con este durante algunas horas del día. Ante esta problemática, las microrredes se presentan como una alternativa para energizar a la población desconectada. Sin embargo, aún persisten barreras que deben superarse para poder reducir esta cifra a cero.

Aumentar la cobertura del servicio de electricidad es, sin duda, una de las tareas pendientes en Colombia. Mientras que departamentos como Vichada y Vaupés cuentan con coberturas por debajo del 50%, otros como Cundinamarca, San Andrés y Providencia, el Eje Cafetero y Bogotá superan el 99%, según la Unidad de Planeación Minero-energética (Upme).

Ante este panorama, las microrredes se plantean como una solución disponible y viable para llevar luz a las Zonas No Interconectadas a la red eléctrica nacional. “Las microrredes son pequeños sistemas de suministro de energía que funcionan en aplicaciones a escala urbana y rural, e integran diferentes recursos energéticos distribuidos como las fuentes de energía solar, el biogás y sistemas de almacenamiento de energía . Estos recursos se deben coordinar adecuadamente para que operen de una manera armónica, eficiente y segura”, explicó Guillermo Jiménez, director del Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica de la Universidad de los Andes, quien además ha trabajado durante 14 años en la implementación de estos sistemas y actualmente realiza modelos de planeación de energización rural a base de estas soluciones.

Como atributo, las microrredes tienen la facilidad de poder operar conectadas o aisladas de la red eléctrica. Su uso disminuye la dependencia de la red al poder contar con una producción y consumo de energía con recursos energéticos propios. “Se puede armar una microrred con la ambición de que en algún momento pueda operar solamente a partir de sus recursos energéticos y disponer de suficiente autonomía energética ante diferentes
eventos”, anotó Jiménez.

“Las microrredes son pequeños sistemas de suministro de energía que funcionan en aplicaciones a escala urbana y rural”: Guillermo Jiménez.

De acuerdo con la publicación Transición energética: un legado para el presente y el futuro de Colombia, del Ministerio de Minas y Energía (2021), la Upme determinó que para 2018, la cobertura del servicio de energía en las viviendas del territorio nacional era de 96,5%. Esto significa que medio millón de familias no tienen luz, suponiendo que son tres personas por hogar, aproximadamente, un millón y medio de colombianos no tienen acceso a la electricidad de manera continua y confiable, evidenciando una condición de pobreza energética. Es por eso que uno de los objetivos más importantes dentro de la Misión de Transición Energética es cerrar esta brecha. “La transición energética ha facilitado que las
nuevas tecnologías sirvan para dar respuestas distintas a la de la conexión tradicional al Sistema Interconectado Nacional (SIN)”, expone el documento.

El profesor Jiménez comenta que las primeras aplicaciones de microrredes, que se han venido haciendo no solamente aquí en Colombia, sino en Latinoamérica, han sido en función de atender las necesidades de las zonas no interconectadas, a diferencia de otras regiones del mundo donde se han enfocado en aplicaciones de suministro de emergencia, uso en instalaciones de defensa, entre otros.

“Estamos migrando de soluciones basadas únicamente en generación de diésel, con todos los problemas que trae consigo este sistema, en términos de cadena de suministro, de costos de operación y mantenimiento, y de emisiones, etcétera, a proponer un sistema de suministro de energía seguro, confiable y eficiente que disminuye la dependencia del combustible en las zonas rurales de Colombia. Si queremos aprovechar todos esos
recursos energéticos que están distribuidos en el territorio, la microrred es la herramienta tecnológica más adecuada para hacer uso de todo este potencial , de tal manera que podamos disminuir la vulnerabilidad del sistema incrementando su resiliencia y disponer de la oportunidad de dar suministro a quienes no tienen acceso a la electricidad ”, enfatizó.

Los desafíos por superar

En el Plan Nacional de Desarrollo, el gobierno del presidente Iván Duque se propuso como meta ampliar la cobertura del suministro de energía eléctrica en 100 mil nuevos hogares (cerca de medio millón de personas) y para cumplir con este objetivo se contemplan las microrredes, entre otras alternativas.

Al indagar sobre las barreras o dificultades que se deben superar para lograr la electrificación en las Zonas No Interconectadas a través de las microrredes, el profesor Jiménez considera, desde el punto de vista técnico, que falta avanzar más en la estandarización e integración de diferentes tecnologías. Igualmente, en materia económica, señala que todavía ve alguna dificultad en los costos de inversión asociados pues “hay que invertir en nueva tecnología, módulos solares, baterías, pequeñas turbinas eólicas, sistemas de monitoreo y medición, entre otras cosas”. Y agrega que “en la medida en que sigamos evolucionando, las tecnologías van a ser más asequibles y más competitivas”.

Resalta también que un tema importante es el regulatorio, ya que se debe “ir aclarando y definiendo, de buena manera, cómo establecer modelos de negocios y esquemas regulatorios ad hoc para este tipo de soluciones”.

Por último, asegura que se debe determinar cuál es el esquema de gestión local más apropiado para el despliegue de la microrred y que esta pueda operar adecuadamente. “El gran inconveniente que hay para hacerla masiva y definitiva en las áreas rurales es que puedan ser sostenibles en el tiempo, porque ahí llega una empresa o un equipo de ingenieros e instalan algún sistema, pero luego se retiran y después ¿qué pasa con eso?”.

“Hay que invertir en nueva tecnología, módulos solares, baterías, pequeñas turbinas eólicas, sistemas de monitoreo y medición, entre otras cosas”: Guillermo Jiménez.

Frente a este desafío, afirma que no solo basta con llevar el sistema a las zonas remotas del país, sino que también es necesaria la formación de capital humano, el involucramiento y participación activa de las comunidades locales y el monitoreo y supervisión remota de la solución tecnológica, entre otros. “Todo eso nos toca empezar a trabajarlo y a resolverlo. De lo contrario, estamos expuestos a la dificultad de siempre: funciona al inicio, pero después, como queda prácticamente en manos de las comunidades locales a las que no se les consideró desde un inicio y tampoco se les orientó en términos de gestión de la solución tecnológica, cuando aparece el primer inconveniente, no saben qué hacer. Si no lo
logramos resolver en el corto plazo, será muy difícil que podamos aspirar a que las microrredes se posicionen de manera definitiva como la estrategia para resolver el problema de acceso a la electricidad en las zonas no interconectadas de Colombia”, concluyó.