Smartcity MlagaUn modelo de gestin energtica sostenible para las ciudades del futuro

0. PRLOGO 4

1. SMARTCITY MLAGA 8

1.1. Concepto de Smart Grid 10

1.2. Proyecto Smartcity Mlaga:

Antecedentes, objetivos y estructura 16

1.2.1. Antecedentes 16

1.2.2. Objetivos 16

1.2.3. Estructura 18

1.3. Consorcio 22

2. AUTOMATIZACIN DE LA RED

DE DISTRIBUCIN DEMLAGA 24

2.1. La red de distribucin inicial 25

2.2. Descripcin de la Smart Grid de Mlaga 30

2.2.1. TIC 30

2.2.2. Telegestin 35

2.2.3. Automatizacin de la red (algoritmos de proteccin,

auto-cicatrizacin y control) 39

2.2.4. Generacin distribuida 43

2.2.5. Eficiencia energtica y gestin

de la demanda 55

2.2.6. Vehculo elctrico (V2G) 58

3. NUEVOS SERVICIOS APORTADOS

POR EL PROYECTO 64

3.1. Para la sociedad 65

3.2. Para las compaas 67

ndice

4. NUEVOS PRODUCTOS Y DESARROLLOS

DEL PROYECTO SMARTCITY MLAGA 72

4.1. Nuevos productos en el sector de las TIC 73

4.2. Nuevos productos para proteccin

y automatizacin de la red de distribucin 81

4.2.1. Red MT 81

4.2.2. Red BT 85

4.3. iNode-iSocket 89

4.4. Nuevos productos para el sector

de generacin distribuida y almacenamiento 96

4.4.1. Generacin Distribuida 96

4.4.2. Sistemas de almacenamiento de energa 100

4.5. Nuevos productos para la gestin eficiente de la demanda 113

4.5.1. Aplicaciones para pymes 113

4.5.2. Aplicaciones para edificios 116

4.5.3. Aplicaciones para viviendas 116

4.6. Nuevos productos en el sector de los vehculos elctricos 119

5. EL PROYECTO SMARTCITY MLAGA EN CIFRAS 126

6. IMPACTO DEL PROYECTO 132

7. LA RED ELCTRICA DEL FUTURO 144

SIGLAS Y ACRNIMOS 150

RELACIN DE FIGURAS 153

NDICE DE TABLAS 165

SMARTCITY MLAGA4

Prlogo

Los albores del siglo XXI nos han trado nuevos desafos en la forma de entender y gestionar nuestros recursos energticos. Como sociedad, nos estamos volviendo ms y ms conscientes de la responsabilidad que tenemos hacia el medio ambiente y las

generaciones futuras. Con el fin de hacer frente a estos desafos, las utilities juegan un

papel esencial, no slo reduciendo emisiones y encontrando nuevas formas de optimizar

los procesos de generacin y distribucin de electricidad, sino tambin influyendo en la

sociedad y guiando a los consumidores hacia un uso ms responsable de la electricidad.

Hoy tenemos la capacidad para alcanzar estos objetivos. Durante los ltimos aos

hemos disfrutado de importantes logros tecnolgicos. Slo por nombrar unos pocos:

Las Tecnologas de la Informacin y la Comunicacin juegan ahora un papel muy

importante en la gestin de la electricidad, lo que nos permite recopilar y analizar

datos con el fin de optimizar la gestin de la red de distribucin y comprender mejor

el comportamiento del cliente;

Los vehculos elctricos, que no slo representarn un gran salto en trminos de eficiencia en

la movilidad, sino que gracias a su capacidad de almacenamiento se convertirn en una parte

importante del negocio elctrico, aadiendo complejidad a la estructura tradicional del esttico

sector de la electricidad;

Las tecnologas de iluminacin eficientes, que permiten a las administraciones pblicas

optimizar los recursos al tiempo que ofrecen un servicio de categora mundial a sus

ciudadanos;

Las aplicaciones y dispositivos de eficiencia energtica, que permiten la reduccin del

consumo de electricidad y la gestin activa de la demanda en edificios y viviendas,

mientras se mantienen los niveles de confort de la vida moderna.

Estos avances tecnolgicos, adems del desarrollo de un nuevo segmento de

prosumers clientes que son capaces de producir y consumir electricidad y almacenar

energa, que podran cambiar el modelo de negocio unidireccional y centralizado

del sector elctrico, junto con la creciente conciencia hacia la responsabilidad

medioambiental han hecho de las Ciudades Inteligentes un tema de importancia

5

creciente en la literatura y foros por igual, aunque con pocos despliegues de campo

hasta el momento. Eso es lo que hace de Smartcity Mlaga un proyecto tan relevante.

Se ha desarrollado con xito una Smartcity, creando un laboratorio nico, real y a gran

escala compuesto de:

Miles de usuarios: 11.000 residenciales, 900 de servicios y 300 industriales;

Instalacin de 40 km de red de comunicaciones PLC sobre 72 centros de

transformacin;

Instalaciones de generacin de energa renovable (trigeneracin, cogeneracin,

microelica, fotovoltaica): 13 MW en MT y 95 kW en BT;

Instalaciones de almacenamiento (bateras de polmero de litio): 106 kWh en MT y 24

kWh de BT;

Iluminacin eficiente: ms de 200 puntos de alumbrado pblico con tecnologa LED,

gestin remota e integracin de energa renovable (viento y solar);

Tecnologas de eficiencia energtica (como monitorizacin del consumo, y

gestin activa de la demanda) desplegados en 50 hogares, 3 edificios y 8 PYMEs,

proporcionando informacin, control y funcionalidades de gestin de la demanda;

2 vehculos elctricos y 2 puntos de recarga, incluyendo un vehculo y un punto de

recarga con capacidades V2G.

Mediante la unin de las tecnologas ms avanzadas en un proyecto a gran escala,

Smartcity Mlaga representa un hito mundial en el desarrollo de un nuevo paradigma

de la gestin de la electricidad, con resultados brillantes: el consumo de energa se

ha reducido en aproximadamente un 20%, lo que demuestra el enorme potencial de

crecimiento de las Smart Grids y del concepto de Smartcity. Este importante logro se ha

alcanzado gracias al esfuerzo y el compromiso de todos los socios del consorcio, liderado

por Endesa, hacia ciudades ms responsables y sostenibles.

Este Libro Blanco que tengo el honor de presentar muestra los desafos, logros y

oportunidades derivados de Smartcity Mlaga y el gran esfuerzo realizado por los socios

y participantes en el proyecto. Todos esperamos que sea til no slo para otros servicios

pblicos y empresas de la industria, sino tambin para las administraciones pblicas

y los organismos reguladores, para que todos podamos compartir el potencial de las

ciudades inteligentes y, por lo tanto, encontrar la mejor manera de apoyar y favorecer su

desarrollo en un futuro prximo.

Andrea Brentan

Consejero Delegado, Endesa

SMARTCITY MLAGA6

Hace cinco aos nos preguntbamos cmo podamos contribuir desde la distribucin elctrica al desarrollo de un nuevo modelo energtico para las ciudades del futuro. En ese momento estaba surgiendo el concepto de Smart Grid como un elemento

dinamizador de la mejora del sistema elctrico en su conjunto, haciendo posibles las

actuaciones de todos los agentes involucrados (productores convencionales, productores

renovables, comercializadores, agregadores, clientes, mercados, etc.) y optimizando sus

aportaciones.

Ya estamos viviendo la transformacin del entorno energtico que pronosticbamos

y que exige a su vez la evolucin de las redes de distribucin: los nuevos retos que

suponen los objetivos 20-20-20 de la Unin Europea, el aumento del nmero de

mini-generadores conectados en media y baja tensin, la creciente complejidad en la

operacin de la red con grandes cantidades de energa no gestionable, la irrupcin de

nuevos usuarios como los vehculos elctricos, las aplicaciones y servicios de ahorro y

eficiencia energtica, la aparicin de contadores electrnicos que abren la puerta al

control de la demanda y a la generacin domstica, o los niveles cada vez ms exigentes

de calidad del servicio.

Smartcity Mlaga ha supuesto desde su inicio en el ao 2009 el banco de pruebas para

la introduccin de las tecnologas Smart Grid en nuestras redes de media y baja tensin,

con el objetivo de dar respuesta a estos retos y mejorar la eficiencia, la seguridad, la

calidad y la sostenibilidad del sistema elctrico. Es un laboratorio vivo construido sobre

la red de distribucin real que ha desarrollado e implementado funcionalidades y

tecnologas muy superiores a las habituales.

Personalmente, me siento orgulloso de que Endesa haya liderado este proyecto y quiero

agradecer su participacin a todas las personas e instituciones que nos han acompaado

en el mismo: al consorcio de empresas creado para desarrollar el proyecto y que ha sido

el encargado de disear y fabricar los equipos instalados; al CDTI que lo ha financiado;

y a los gobiernos central, autonmico y local que con su apoyo lo han hecho posible.

La iniciativa ha movilizado una gran cantidad de recursos, no solamente econmicos,

sino tambin humanos, que han aportado su conocimiento y han obtenido experiencia,

hasta conseguir formar en estos cuatro aos el nutrido grupo de expertos que hoy en

da representan la vanguardia de este pas en la materia.

7

Entre las aportaciones que ha realizado Smartcity Mlaga, queremos destacar tres

aspectos. Por una parte, ha llevado la automatizacin de la red elctrica a un nivel

mucho ms alto de lo que ofrecen los estndares actuales. La incorporacin de

tecnologas de la informacin y las telecomunicaciones permite por ejemplo la ptima

gestin de la generacin distribuida, los contadores inteligentes y la red de recarga de

vehculos elctricos. En segundo lugar, el proyecto ha desarrollado nuevos productos que

permiten optimizar la integracin de la generacin renovable, la proteccin y operacin

remota la red de distribucin en MT y en BT y la gestin eficiente de la demanda en

viviendas, edificios, PYMES y Servicios Pblicos. Por ltimo, ha creado nuevos servicios

para los clientes, aportndoles informacin detallada sobre sus consumos y acometiendo

actuaciones de ahorro y gestin energtica eficiente.

En estos momentos, Smartcity Mlaga est reconocido a nivel mundial como uno de los

proyectos de mayor envergadura en el campo de las Smart Grids, tanto por su extensin

como por la multiplicidad de las reas de trabajo implicadas. As lo demuestran las

numerosas visitas de autoridades y organizaciones, pblicas y privadas, que han

querido ver de cerca esta iniciativa pionera y lder en el sector. De la misma manera,

nos est permitiendo participar activamente en los grupos de trabajo de legisladores y

reguladores nacionales y europeos del negocio elctrico, aportando datos reales.

La infraestructura desplegada, la existencia de equipos de ltima tecnologa y todo el

conocimiento adquirido en el campo de las redes inteligentes, nos ofrece la oportunidad

de continuar en el futuro con las actividades de I+D+i en el campo de las Smart Grids.

Ya hay nuevos proyectos de escala internacional, como Zem2All y Green eMotion, que

se estn desarrollando sobre el camino trazado en Mlaga.

Hace 5 aos, sobamos con modelos de distribucin de energa apropiados para las

ciudades del futuro. Hoy da, Smartcity Mlaga es una realidad.

Jos Luis Marn

Director General de Distribucin de Endesa

SMARTCITY MLAGA8

Smartcity Mlaga

9SMARTCITY MLAGA

A qu se refiere el trmino Smart Grid? Qu es una Smart Grid? Por qu se habla de

la evolucin o revolucin de la red elctrica? Cules son los retos a los que se enfrenta

el negocio actual de la distribucin elctrica? Por qu el modelo de red actual se

est quedando obsoleto y es necesaria una mejora a travs de la aplicacin de nuevas

tecnologas? Y lo que es ms importante, cul es el futuro de la distribucin de energa

elctrica y qu pasos se estn dando para conseguirlo?

Resulta difcil concentrar en pocas palabras lo que la red elctrica del futuro o Smart

Grid supone, puesto que este concepto trae consigo una gran cantidad de nuevas

funcionalidades y de tecnologas asociadas que pretenden dar respuesta a las

necesidades que en la actualidad se presentan en la distribucin de electricidad. La

electricidad es la forma de energa ms consumida en el primer mundo, con un ritmo

de crecimiento no constante pero s permanente, posibilita gran parte de lo que hoy

concebimos como bienestar social.

Todas las facilidades que la electricidad brinda estn sujetas a una red que permite

distribuir esta forma de energa a todos los consumidores. Esta red ha estado en

permanente evolucin, pero en la actualidad se enfrenta a retos ms ambiciosos, como

son poder afrontar los objetivos energticos que se han planteado desde Europea

y mejorar la eficiencia de un negocio fundamental para la competitividad nacional.

Smartcity Mlaga ha dado los primeros pasos para dar respuesta a estos retos, a travs

de las Smart Grids.

El concepto de Smartcity resulta de la aplicacin de las Smart Grids o redes inteligentes.

Adicionalmente se vincula a una gestin ms eficiente del agua, residuos, transporte

sostenible El proyecto Smartcity Mlaga ha estado centrado fundamentalmente en la

parte de Smart Grid.

Este libro pretende mostrar los beneficios y funcionalidades presentes y potenciales que

tiene la Smart Grid para la sociedad a travs de una experiencia pionera y real llevada

a cabo en la ciudad de Mlaga. El proyecto Smartcity Mlaga ha supuesto el primer

piloto a escala real de una Smart Grid, que destaca por ser, an a da de hoy, uno

de los de mayor dimensin. Esta iniciativa sienta la primera piedra para el desarrollo

futuro de las redes inteligentes de distribucin de electricidad, que son un activo

fundamental para mantener la calidad de vida y el bienestar social. Para dar respuesta

a las cuestiones planteadas, este libro cuenta la experiencia y resultados obtenidos del

proyecto Smartcity Mlaga.

SMARTCITY MLAGA10

La Unin Europea establece, en el ao 2007, un ambicioso plan energtico para la lucha

contra el cambio climtico y en aras de una sociedad energticamente ms eficiente y

sostenible. Dicho plan est marcado por la consecucin de los siguientes objetivos para

el ao 2020:

Reducir un 20% los gases de efecto invernadero respecto a los niveles de 1990.

Incrementar la eficiencia energtica, mediante un ahorro del 20% del consumo

respecto a la previsin para 2020.

Conseguir que un 20% de la energa generada sea originada por fuentes renovables.

La Unin Europea, consciente del reto tecnolgico que estos objetivos implican, lanz

el Strategic Energy Technology Plan (SET Plan) en el que se marcan hojas de ruta para

las distintas tecnologas que van a jugar un papel importante en la consecucin de los

objetivos 2020. En el mbito de la distribucin de energa elctrica, tanto en media

como en baja tensin, la aparicin del concepto de Smart Grid se debe a las necesidades

de ahorro energtico y la incorporacin de energas renovables, junto con la necesidad

empresarial de la optimizacin del negocio y el aprovechamiento ptimo de las inversiones

y mejora de la eficiencia del sistema. A esto hay que aadir la irrupcin del vehculo

elctrico y la exigencia de nuevos productos por parte de los clientes. De esta forma, el

desarrollo de las Smart Grids se enmarca como prioritario dentro del mencionado plan.

El ahorro energtico o, dicho de otro modo, el aumento de la eficiencia energtica en

las redes de distribucin implica el desarrollo de dos nuevos conceptos:

Telegestin: es la medida y gestin a distancia y en tiempo real de los consumos

del usuario final. Esta nueva funcionalidad en la red permite conocer los hbitos

de consumo del usuario, posibilitando la discriminacin horaria que dar lugar a

una oferta de las Comercializadoras con un rango ms amplio de tarifas y servicios

adaptados a las necesidades del usuario.

Gestin activa de la demanda: es la gestin por parte de la utility de parte de

las cargas del usuario final segn un protocolo, unas prioridades y unos beneficios

Concepto deSmart Grid

11SMARTCITY MLAGA

tarifarios acordados entre ambos. Esta funcionalidad permite optimizar el consumo

de un cliente en base al comportamiento observado, a un rango de confort definido

por el usuario y otras referencias adicionales como, por ejemplo, las condiciones

meteorolgicas. Este servicio avanzado de gestin permitir conocer los consumos

en tiempo real, hacer previsiones de demanda para el da posterior, adaptar dicho

consumo a la curva de precios estipulada para su optimizacin, detectar consumos

anmalos, anticiparse a su facturacin mediante herramientas de anlisis, planificar

el consumo o ajustarlo a un valor objetivo y agregar los consumos de varias sedes

(empresas multisite). Adems, permitir la reduccin de potencia consumida y el

deslastre parcial de cargas, en un momento de necesidad en la red de distribucin.

Estos dos conceptos o funcionalidades van a permitir mejorar sustancialmente las inversiones

realizadas en redes de distribucin por parte de las compaas elctricas. Esto es debido a

que podrn evitarse o posponerse parte de los desem bolsos destinados a la construccin

de nuevas infraestructuras o mantenimiento de las existentes, ya que estas funcionalidades

permitirn adecuar el comportamiento de los usuarios a las posibilidades de la red, ajustando

de una manera mucho ms precisa a la actual, la demanda y la oferta de electricidad.

La incorporacin de energas renovables en la red de distribucin consigue el doble

objetivo de incrementar la generacin renovable y la eficiencia energtica al acercar la

generacin al consumo, reduciendo las prdidas en el transporte de la energa elctrica.

Este concepto se conoce como:

Generacin distribuida: aparicin de pequeos generadores distribuidos en zonas

cercanas a los lugares de consumo, de modo que se evitan las prdidas asociadas al

transporte y se hace un uso ms eficiente tanto de la energa distribuida como de los

activos instalados en las redes.

La incorporacin de la generacin distribuida en la red de distribucin provoca flujos de

energa bidireccionales y, en la mayora de las ocasiones, no gestionables, que pueden

comprometer algunos de los requisitos exigidos a las redes elctricas, como son la

calidad del servicio, la seguridad, la sostenibilidad y la rentabilidad. Con objeto de

mantener los mencionados requisitos dentro de un rango aceptable, se hace necesaria la

incorporacin de una serie de tecnologas y nuevos conceptos de gestin que permitan:

SMARTCITY MLAGA12

Gestin automatizada de la red: mediante sistemas de automatizacin en todos

los niveles de la red Alta Tensin (AT), Media Tensin (MT) y Baja Tensin (BT)

asociados a sistemas informticos especficos, es posible una operacin automtica

frente a incidencias en la red, de modo que el sistema sea capaz de reconfigurarse

por s mismo, recuperando el servicio en un corto espacio de tiempo, o incluso llevar a

cabo labores de mantenimiento preventivo, adems de permitir a la Distribuidora una

optimizacin en la operacin diaria de sus redes.

De manera paralela a la evolucin tecnolgica mencionada en prrafos anteriores

aparece el vehculo elctrico. El vehculo elctrico va a ser un elemento crtico del

sistema, pues va a consumir una cantidad muy importante de energa que ser

suministrada a travs de puntos de recarga de distintas clases: lentos, rpidos,

inalmbricos La gestin adecuada de la carga del vehculo elctrico va a ser clave

para mantener la estabilidad del sistema y para la mejora tanto de la eficiencia

energtica como de las emisiones de CO2 emitido si se consigue que la mayor parte

de la energa requerida tenga un origen renovable. Asimismo, una gestin adecuada

de la carga puede provocar beneficios importantes en el aplanamiento de la curva de

demanda.

No es posible construir una infraestructura de estas caractersticas sin una visin

integrada del sistema completo, por lo que slo mediante un planteamiento integrado

es posible la interrelacin entre los diferentes componentes del sistema de una forma

armonizada. Desde un punto de vista elctrico, el concepto de Smart Grid se apoya en

tres tecnologas fundamentales: AMI, DER y ADA, que definen la arquitectura bsica de

una Smart Grid:

AMI: Advanced Metering Infrastructure. La eficiente utilizacin de los recursos

elctricos subyace, en primer lugar, por modificar los hbitos de los consumidores

hacia la eficiencia y la sostenibilidad. Gracias a esto, se consigue homogeneizar la

curva de consumo diaria, de manera que el consumo de energa se distribuye ms

uniformemente y se evita la creacin de fuertes puntas de demanda, maximizando

el aprovechamiento de las infraestructuras actuales y la utilizacin de las energas

renovables. El sistema AMI permite la telemedida o medida remota y la caracterizacin

de los hbitos de consumo. Asimismo, posibilita una comunicacin online con

13SMARTCITY MLAGA

el usuario que le permita la adopcin de hbitos ms eficientes y, en un grado

de desarrollo ms avanzado, una gestin activa de la demanda que implique la

intervencin directa de la Distribuidora en cargas no prioritarias, con objeto de la

mejora de la eficiencia energtica y la estabilidad de la red.

DER: Distributed Energy Resources. La generacin y el almacenamiento distribuidos

aportan las siguientes ventajas:

1. Reducir al mximo las prdidas tcnicas debidas al transporte y a la distribucin,

gracias al acercamiento de los puntos de generacin a los consumidores.

2. Reducir la criticidad de los grandes generadores individuales por medio del

aumento del nmero de instalaciones y la diversificacin de tecnologas, lo que

maximiza la redundancia en la generacin. El hecho de diversificar, ayuda a paliar

el efecto de la intermitencia de las fuentes de generacin renovables al combinar

de forma equilibrada multitud de fuentes heterogneas.

3. Administrar la produccin de energa procedente de fuentes no gestionables,

ya que el incremento de fuentes de generacin renovables hace indispensable

almacenar la energa generada en instantes en los que no es demandada para su

posterior consumo. El previsible aumento del parque automovilstico de vehculos

elctricos constituye una extraordinaria capacidad de almacenamiento potencial.

4. Optimizacin de las inversiones futuras a realizar en las redes elctricas, puesto

que en vez de invertir en grandes centrales y lneas de transporte se puede optar

por un despliegue masivo de tecnologas en media y baja tensin.

ADA: Advanced Distribution Automation. La creciente complejidad y criticidad

de la red elctrica requiere de mtodos avanzados de control de las infraestructuras

con el fin de optimizar su operacin y eficiencia. Es necesario automatizar, adems

del telecontrol de la red, el mantenimiento y la capacidad de prediccin. Ampliar los

esquemas de proteccin e implementar mecanismos adaptativos de autoajuste de los

dispositivos de la red en tiempo real son otras acciones que la automatizacin de la

red hace posible.

SMARTCITY MLAGA14

Para habilitar todo lo descrito previamente habr que dar respuesta al aumento de la

necesidad de control, supervisin, coordinacin, y en consecuencia, integracin. Todo

esto ser posible en la medida en que se disponga de unos sistemas de informacin

y unas telecomunicaciones que faciliten, con seguridad y eficiencia, esta necesaria

integracin entre los muchos elementos que forman parte de la red inteligente.

Los sistemas AMI, DER y ADA no pueden considerarse separadamente en la Smart Grid,

puesto que comparten infraestructuras y estn ntimamente relacionados entre s. De

esta forma, la innovacin y las nuevas tecnologas llegan a todas las reas del sistema

elctrico, desde las propias redes, pasando por la generacin y entrado de lleno incluso

en el nivel del usuario final de la energa: vehculo elctrico, eficiencia energtica en el

hogar, etc.

Por lo tanto, la estrategia para el desarrollo de una Smart Grid puede resumirse en

la armonizacin del mundo elctrico y el de las comunicaciones y los sistemas de

informacin.

A modo de resumen, las principales caractersticas de una red inteligente o Smart Grid

son las siguientes:

Automatizada, comunicada y monitorizada.

Auto-cicatrizante y adaptativa: Fiable y robusta.

Uso de contadores inteligentes, telemedida y telegestin.

Interactiva con consumidores activos e informados.

Permite las tarifas dinmicas.

Operada de forma ptima para el mejor uso de recursos y equipos.

Predictiva antes que reactiva.

Gestionada de forma descentralizada y en tiempo real.

Integrada en sistemas y servicios.

Segura contra ataques fsicos y cibernticos.

Integracin y gestin de generacin centralizada y distribuida.

Flujos energticos multidireccionales y bajo control.

15SMARTCITY MLAGA

OM

S

CBM

SCADA EMS

DM

S

DSM CIS

COMCommunications

GIS

AMIAdvanced metering infraestructure

DER

Dist

ribut

ed E

nerg

y Re

sour

ces

AD

A

Advanced D

istribution Autom

ation

Fig. 1. Arquitectura Smart Grid.

SMARTCITY MLAGA16

Antecedentes

El proyecto Smartcity Mlaga fue lanzado en 2008 por Endesa, empresa que haba

demostrado con anterioridad su preocupacin por los conceptos de:

La mejora de la operacin de red.

La creacin de nuevos servicios y sistemas de tarifa para el usuario.

La mejora de la eficiencia.

La incorporacin de las energas renovables a travs de la generacin distribuida.

Adems, Endesa haba participado en proyectos de I+D, como DENISE o STORE,

obteniendo resultados tericos muy interesantes que Smartcity Mlaga ha recogido

y demostrado a escala real en la ciudad de Mlaga, movilizando una cantidad muy

importante de recursos. Adems, ha resultado fundamental para la atraccin de nuevos

proyectos de I+D de Smart Grids y vehculo elctrico, como Zem2All o Green eMotion.

Dada esta situacin y las inquietudes medioambientales de la ciudad de Mlaga, el

proyecto surge con la ambicin de ser uno de los mayores demostradores a escala real

de nuevas tecnologas y buenas prcticas en el mbito de las Smart Grids, como una

de las respuestas a los requisitos energticos que se haban marcado desde la Unin

Europea en la poltica 2020.

Objetivos

Smartcity Mlaga es un proyecto demostrador de las tecnologas de Smart Grids que

parte de las siguientes premisas iniciales:

1. Implementar una red de distribucin ejemplar que incluya una mezcla heterognea

de generacin y consumo.

2. Conectar de forma inteligente: Plug It Smart. Integrar, y no simplemente conectar,

es el autntico valor aadido del proyecto.

Proyecto Smartcity Mlaga: Antecedentes, objetivos y estructura

17SMARTCITY MLAGA

3. Aprovechar la mejor experiencia y los equipos ya existentes, y emplearlos como

punto de partida para desarrollar e implementar aquellos aspectos y funcionalidades

no existentes en el mercado.

Estas premisas dan lugar al planteamiento de los siguientes objetivos principales del

proyecto:

1. Desarrollo e implantacin prctica, en un entorno real, de todas las tecnologas de

Smart Grids que afectan al negocio elctrico.

2. Testado y anlisis de tecnologas de Telegestin a gran escala.

3. Automatizacin de la red y despliegue de infraestructura de comunicaciones para

monitorizacin y control en tiempo real.

4. Validacin e implementacin prctica de las conclusiones del proyecto DENISE1.

5. Integrar generacin renovable y almacenamiento a nivel de media y baja tensin,

aplicando tcnicas de supervisin y control para el ptimo aprovechamiento de los

recursos naturales.

6. Gestin activa de la demanda, mediante actuaciones en los consumos, en la

generacin y en el almacenamiento de energa.

7. Desarrollo de sistemas de gestin eficiente de la energa a nivel domstico y pymes,

adems de en alumbrado pblico de la ciudad.

8. Desarrollo y validacin de tecnologas de carga del vehculo elctrico, V2G.

1. El proyecto DENISE, liderado por Endesa, se desarroll entre 2007 y 2010 bajo el programa INGENIO

2010 del Ministerio de Industria, Comercio y Turismo, constituyendo la principal iniciativa de investigacin

espaola en redes inteligentes al analizar los retos que estas presentan y definir las soluciones tecnolgicas

adecuadas a los nuevos requerimientos.

SMARTCITY MLAGA18

Fig. 2. Generacin distribuida

Estructura

El proyecto Smartcity Mlaga se ha organizado en doce grupos de trabajo (Work

Packages). Los cuatro primeros son transversales a todo el proyecto y el resto se

interrelaciona con otros grupos de trabajo tal como indica la estructura de la Fig. 3.

A continuacin se describen los doce grupos de trabajo del proyecto, y las principales

tareas desarrolladas por cada uno:

WP01: Gestin y Seguimiento del Proyecto. Actividades relacionadas con la

Oficina de Proyecto, entre las que destacan la coordinacin y control del plan de

trabajo, gestin de recursos, elaboracin de planes de riesgos, control econmico,

justificaciones al Ministerio, etc.

WP02: Despliegue Operativo y Plan de Comunicacin. Anlisis de cobertura del

despliegue, identificacin y comunicacin con clientes finales, ciudadanos en general

y otros actores involucrados, iniciativas de marketing y diseo del modelo de negocio.

19SMARTCITY MLAGA

WP03: Armonizacin con DENISE. Supervisar y ajustar el alcance y el desarrollo del

proyecto para armonizarlo con las conclusiones tericas del proyecto DENISE, evitando

as cualquier tipo de contradiccin, aprovechando el conocimiento ya adquirido.

Realimentar ambos proyectos y extraer conclusiones.

WP04: Telecomunicaciones. Definicin de las tecnologas de la informacin y la

comunicacin necesarias para integrar todos los servicios requeridos en el proyecto, lo

que incluye la definicin de requisitos, protocolos, modelos de datos y semnticas de

los ficheros de comunicacin necesarios para conseguir as la interoperabilidad entre

sistemas, elementos y servicios, as como el despliegue de una red de comunicaciones

en tiempo real.

WP05: Sistemas. Desarrollo de los Sistemas de Informacin que dan soporte a

las necesidades del proyecto Smartcity. Las actividades realizadas se centran en el

Nota: Como se ha indicado, uno de los objetivos fundamentales de Smartcity Mlaga es la validacin en la

operacin real de las conclusiones tericas obtenidas en el proyecto de investigacin DENISE, desarrollado

en Espaa entre 2007 y 2010, y liderado por Endesa.

Fig. 3. Estructura del proyecto Smartcity Mlaga (grupos de trabajo)

WP01: Proyecto de gestin y seguimiento

WP04: Telecomunicaciones

WP0

3: A

rmo

niz

aci

n c

on

DEN

ISE

WP0

2: Im

ple

men

taci

n

y o

per

aci

n d

e u

n p

lan

de

com

un

icac

in

WP05

WP06

WP07

WP10

WP09

WP11

WP08

WP12

SMARTCITY MLAGA20

desarrollo de nuevos sistemas, como el Sistema de Gestin Activa de la Demanda o

el Portal del Cliente, y en la ampliacin de sistemas ya existentes, como el Sistema

Tcnico de Distribucin, integrando toda la informacin generada en los IEDs,

ponindola a disposicin del gestor de la red para apoyar los procesos de Operacin

y Mantenimiento de la red de distribucin principalmente.

WP06: Automatizacin de la red de Media Tensin. Implementacin de la

inteligencia de red en el segmento de media tensin. Desarrollo de un sistema

distribuido formado por multitud de dispositivos conectados en la red de MT y en

coordinacin con otros sistemas y equipos de BT. Desarrollo del dispositivo de control

iNodeSE, que se sita en la cabecera de las lneas de MT en las subestaciones y

coordina las funciones de monitorizacin, proteccin, control y regulacin de todos

los dispositivos situados en la red de MT.

WP07: mini Generacin y almacenamiento (mDER). Integracin de un

conjunto heterogneo de generadores existentes en la zona y de un sistema de

almacenamiento a nivel de MT, con los correspondientes sistemas de potencia,

medida, regulacin, control y proteccin.

WP08: Eficiencia Energtica y Gestin activa de la demanda. Monitorizacin

y control activo del consumo de clientes domsticos y singulares de la zona,

Nota: DENISE est directamente orientado a dar respuesta a nuevos diseos y retos tecnolgicos

relacionados con el despliegue de una infraestructura inteligente en la actual red de distribucin de

energa. Este proyecto se considera complementario con otras iniciativas mundiales en redes inteligentes.

Comparte con ellas una visin comn, pero adopta un acercamiento ms prctico y de medio plazo.

Durante su duracin, ha contado con una gran actividad en investigacin y desarrollo en tecnologa e

infraestructuras aplicables en esta rea, que ser seguida de una serie de pilotos en campo. El consorcio

DENISE estima que los resultados podran convertirse en productos comerciales y alcanzar un despliegue

de redes real en un plazo de 5-7 aos.

Existe una clara confluencia entre los objetivos de DENISE y de Smartcity Mlaga, ya que Smartcity plantea

la implantacin de soluciones en redes inteligentes.

Frente al enfoque terico de mbito general del proyecto DENISE, el proyecto Smartcity Mlaga, que ha

tenido un enfoque eminentemente prctico, ha implicado el desarrollo e implementacin de soluciones a

una red de distribucin concreta, como ha sido la red elctrica seleccionada de la ciudad de Mlaga.

21SMARTCITY MLAGA

desarrollando herramientas especficas para el usuario y que adems hacen posible

la interaccin con el gestor de la red. Implantacin de sistemas de control y

monitorizacin de alumbrado pblico y sustitucin de luminarias por tecnologas de

menor consumo.

WP09: Automatizacin de la red de Baja Tensin. Implementacin de la

inteligencia de red en el segmento de baja tensin, esto es, desarrollo de un sistema

distribuido formado por multitud de dispositivos conectados en la red de BT,

gestionados por el controlador iNode, situado a nivel de centro de transformacin

de MT/BT y que coordina las funciones de monitorizacin, proteccin, control y

regulacin de todos los dispositivos situados en la red de BT.

WP10: micro Generacin y almacenamiento (DER). Instalacin de un conjunto

de elementos de generacin y almacenamiento en la red de BT, incluidos los sistemas

de potencia, medida, regulacin, control y proteccin.

WP11: Advanced Metering Infrastructure (AMI). Definicin de las tecnologas

de comunicaciones: requisitos tcnicos, protocolos, modelos de datos, etc. Mejora

del procedimiento de instalacin de contadores y concentradores, asegurando el

cumplimiento de requisitos de medida y comunicaciones y la interoperabilidad del

sistema global. Integracin del Sistema de Telegestin de Contadores con el resto de

los sistemas desarrollados en Smartcity Mlaga.

WP12: Vehculos elctricos (V2G). Implantacin de una infraestructura de recarga

con capacidad V2G compuesta por un punto de recarga, especficamente diseado

y construido para Smartcity Mlaga, y un vehculo elctrico adaptado para dotarlo

de esta capacidad V2G, as como la integracin de ambos elementos en los sistemas

de monitorizacin y control; diseo de las tomas de corriente para conectar el

vehculo de forma segura evitando posibles accidentes y fraudes; aplicacin real de la

tecnologa V2G e integracin de las cargas en la red BT de Smartcity Mlaga; estudio

de viabilidad tanto tcnica como econmica.

SMARTCITY MLAGA22

El consorcio creado para desarrollar el proyecto Smartcity Mlaga est formado por

11Empresas y 14 Organismos de Investigacin. Con el fin de conseguir los objetivos

cientficos, tcnicos y econmicos propuestos, los participantes en el proyecto han

aportado los recursos materiales y humanos ms adecuados en cada una de las fases del

proyecto. Las entidades seleccionadas para llevar a cabo el proyecto Smartcity Mlaga

destacan por su capacidad en cuanto a las reas temticas de especializacin, reparto de

tareas y ponderacin de la participacin pblica y privada en la estructura, as como su

capacidad tcnica y de gestin.

El conocimiento y habilidades presentes en este Consorcio son complementarios y

muy difciles de encontrar en una nica empresa u organizacin. La cooperacin entre

las empresas que conforman el Consorcio (grandes organizaciones como Enel Energy

Europe, Endesa, Sadiel, Telvent, Acciona Instalaciones, Ormazabal e IBM), pymes (Isotrol,

Ingeteam T&D, GPtech, Neo Metrics) y Organismos de Investigacin (AICIA, CIRCE,

Fundacin Universidad de Oviedo, Labein-Tecnalia, Universidad Politcnica de Madrid,

Universidad Pontificia Comillas a travs del Instituto de Investigacin Tecnolgica,

Universidad de Mondragn, CIEMAT, IREC, Fidetia, Centro de Transferencia Tecnolgica

La Salle, Universidad de Crdoba, Universidad de Mlaga y Fundacin para el Fomento

de la Innovacin Industrial) tiene importantes ventajas:

Las grandes empresas, como usuarios y como proveedores tecnolgicos de todo tipo,

para facilitar la definicin y la consecucin de los objetivos.

Los centros de I+D, como fuentes de conocimiento especializado.

Las pymes, como especialistas en mtodos y herramientas.

Los proveedores de servicios, por su experiencia prctica con las necesidades del

mundo real.

Existe un claro equilibrio entre empresas y centros de investigacin, y tambin desde

el punto de vista de pymes y grandes empresas, y adems un fuerte componente de

I+D, combinado con experimentacin prctica en la red real, en una zona con miles

de clientes conectados, y diseminacin de los resultados obtenidos. Cada uno de los

Consorcio

23SMARTCITY MLAGA

partners, liderados siempre por Endesa, tiene asignado un papel especfico y unas tareas

asociadas, cuya consecucin ha permitido alcanzar los objetivos del proyecto.

La cooperacin facilitada por este proyecto entre los distintos socios ha permitido

concentrar know-how y experiencias, hecho que debe contribuir a potenciar la industria

nacional con la misma coherencia y equilibrio con la que est constituido este Consorcio.

SMARTCITY MLAGA24

Automatizacin de la red de distribucin de Mlaga

25AutomAtizAcin de lA red de distribucin de mlAgA

la red de distribucin inicial

smartcity mlaga es un proyecto desarrollado sobre la red elctrica de endesa, en la

ciudad de mlaga. se trata de un proyecto basado en la modernizacin y la optimizacin

de la red de distribucin elctrica actual.

esta es una experiencia en la que no se construyen nuevas redes, sino que se aaden

eintegran elementos y sistemas para mejorar la gestin de la infraestructura elctrica

yoptimizar su uso, acercndonos al concepto de smart grid, con los beneficios que

elloimplica.

la zona donde se desarrolla el proyecto tiene una poblacin de alrededor de

50.000habitantes, o, dicho de otra forma, cuenta con 11.000 clientes domsticos,

900de servicios y 300 industriales. Por lo tanto, se trata de un proyecto realizado en

unas condiciones completamente reales.

la estructura de la red implicada en el proyecto consta de dos subestaciones elctricas

Atmt (66/20 kV), Polgono y san sebastin. Por una parte, en la primera de ellas se

encuentra conectado un grupo de cogeneracin emplazado en la estacin depuradora

de Aguas residuales (edAr) del guadalhorce, el principal nodo generador de energa

elctrica de la zona. Por otra parte, de la segunda de ellas parten ms de una decena

de lneas de mt que distribuyen la energa elctrica en la mayor parte de la zona del

Proyecto. sobre cinco de estas lneas, Pacfico, tabacalera, industrial, Panificadora y Pato-

2, se centran los trabajos de automatizacin y comunicacin de la red, sumando un total

de 72 centros de distribucin mtbt (20kV/400 V) y 40 km de lneas de mt.

Tabla 1. Nmero de CDs/CTs por lnea de MT

Lnea de MTN de Centros

deDistribucin

Pacfico 19

tabacalera 15

Panificadora 12

industrial 10

Pato-2 16

TOTAL 72

SMARTCITY MLAGA26

A estos 72 centros de distribucin hemos de sumar cerca de una decena de ellos que,

si bien no se encuentran conectados a las cinco lneas mencionadas, dan servicio a

elementos, instalaciones o agentes integrados en smartcity mlaga, como es el caso de

los emplazados en el Palacio de Ferias o la edAr, por lo que tambin forman parte del

alcance del proyecto.

A continuacin se muestra una serie de curvas de carga (Fig. 5 y Fig. 6), esto es, la

intensidad horaria promedio, de estas cinco lneas de mt, obtenidas a partir de los

datos recogidos en el ao 2010, justo antes de comenzar el despliegue en campo de las

iniciativas comprendidas en el proyecto. el objeto es componer una visin lo ms exacta

posible de la situacin inicial de la red elctrica en esta zona.

en las anteriores grficas podemos ver cmo en las 5 lneas de mt de smartcity mlaga,

el carcter predominante en el consumo es el residencial. en invierno se observa la

presencia de un profundo valle nocturno y dos puntas diurnas, mayor a primera hora

de la noche que a medioda, mientras que en verano puede verse cmo la punta del

medioda crece y llega incluso a superar a la nocturna, que vara mnimamente.

Fig. 4. Red de distribucin de Smartcity Mlaga

POLGONO

S_SEBAST

27AutomAtizAcin de lA red de distribucin de mlAgA

en lo que a generacin de energa se refiere, la zona de smartcity mlaga contaba

originalmente con los siguientes der, sumando un total de algo ms de 13mW de

potencia instalada:

una central de cogeneracin de gas natural, situada en la edAr del guadalhorce, de

10mW de potencia;

una unidad de trigeneracin, de 2.74 mW, en las dependencias de la diputacin de

mlaga;

diversas instalaciones solares fotovoltaicas, repartidas por el Palacio de Ferias y

congresos y otros edificios pblicos como colegios, complejos de oficinas, o un hotel,

con una potencia que asciende a entorno 300kW.

200,00

150,00

100,00

50,00

0,000 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

Inte

nsid

ad (A

)

Hora

Tabacalera Pato-2 Industrial

Pacfico Panificadora

Fig. 5. Curva de carga media diaria de cada una de las lneas de MT (20 KV) de Smartcity Mlaga en el mes de enero del ao 2010

200,00

150,00

100,00

50,00

0,000 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

Inte

nsid

ad (A

)

Hora

Tabacalera Pato-2 Industrial

Pacfico Panificadora

Fig. 6. Curva de carga media diaria de cada una de las lneas de MT (20 KV) de Smartcity Mlaga en el mes de julio del ao 2010

SMARTCITY MLAGA28

500

450

400

350

300

250

200

150

100

50

00 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

Inte

nsid

ad (A

)

Hora

Demanda SmartCity MlagaCapacidad remanente Generacin agregada

Fig. 7. Anlisis de las diferentes tecnologas disponibles en la zona Smartcity Mlaga, para la demanda media diaria en invierno

500

450

400

350

300

250

200

150

100

50

00 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

Inte

nsid

ad (A

)

Hora

Demanda SmartCity MlagaCapacidad remanente Generacin agregada

Fig. 8. Anlisis de las diferentes tecnologas disponibles en la zona Smartcity Mlaga, para la demanda media diaria en verano

29AutomAtizAcin de lA red de distribucin de mlAgA

A la vista de las cifras anteriores, y teniendo en cuenta su homognea distribucin

geogrfica en la zona, podemos ver cmo smartcity mlaga cuenta de partida con una

cuota de generacin renovable muy acorde a la demanda de la zona, y con variedad en

su tecnologa y disponibilidad.

en las figuras 7 y 8 podemos ver cmo la generacin instalada originalmente en

smartcity mlaga cubre, de media, y en verano o invierno, hasta el 60% de la demanda

de energa de la zona, superando ampliamente la pauta europea del 20%. Asimismo,

destaca la necesidad de aplanar la curva de demanda, sobre todo en invierno,

atendiendo a la gran diferencia entre las intensidades de los momentos pico y valle.

tambin es importante el hecho de que las lneas poseen una amplia capacidad

remanente, esto es, una capacidad de la red infrautilizada durante la mayor parte del

da. esta es muy til, ya que permite:

Afrontar con seguridad el crecimiento vegetativo de la demanda de la zona, sin

necesidad de acometer grandes inversiones.

Apoyar en caso de avera, saturacin, etc. a otras lneas que lo necesitaran.

Afrontar la demanda correspondiente a servicios y requerimientos futuros como la

carga de vehculos elctricos.

Por lo tanto, en resumen, esta combinacin equilibrada de generacin renovable y

demanda de la zona, unida al buen estado original de la red elctrica de smartcity

mlaga, hacen de esta zona de mlaga un perfecto campo de experimentacin real

para las tecnologas de gestin energtica del futuro, basadas en el uso racional y

eficiente de la energa y en la maximizacin del aprovechamiento de la capacidad de la

infraestructura actual.

SMARTCITY MLAGA30

descripcin de la smart grid de mlaga

tic

el concepto de red inteligente del proyecto smartcity mlaga se apoya bsicamente

en un marco de comunicaciones altamente fiable que sirve de soporte a todas las

funcionalidades implementadas que dotan de inteligencia a la red a cualquiera de sus

niveles, ya que todas ellas hacen uso de comunicaciones entre distintos sistemas y con la

propia red de distribucin. esto implica, por lo tanto, utilizar una nueva infraestructura

de comunicaciones con ancho de banda suficiente, baja latencia y alta fiabilidad para

todos los servicios implementados.

la infraestructura de telecomunicaciones desplegada en smartcity mlaga cuenta

concerca de 40 km de lneas de mt comunicadas por Plc de banda ancha,

unaredqueintercomunica 72centros de distribucin, as como a los servicios

aellosconectados en el nivel de bt. esta tecnologa, asimismo, se complementa

conWimAX y 3g, componiendo en una arquitectura redundante en anillos.

Asimismo,se encuentra interconectada con el resto de redes de comunicaciones

corporativas de endesa.

una vez se ha dispuesto de este marco, ha sido posible implementar los conjuntos

de aplicaciones avanzadas de redes inteligentes descritos en este documento.

Adems, todos los servicios requeridos comparten una nica infraestructura fsica

de comunicaciones. una caracterstica destacable de la solucin propuesta es que se

basa en estndares de mercado, por lo que no se limita a determinados dispositivos o

fabricantes.

como se muestra en la Fig. 10, la red de comunicaciones desplegada se compone de

tres reas diferentes dependiendo de los usuarios conectados. en el nivel superior se

encuentra la red troncal corporativa de tipo Multiprotocol Label Switching (MPLS), que

interconecta todos los centros de decisin y las oficinas centrales de endesa en espaa,

as como todas las redes regionales.

cada una de las regiones se compone de la red de distribucin, que interconecta cada

uno de los centros de control regionales con todas las subestaciones de At de esa rea

correspondiente.

31AutomAtizAcin de lA red de distribucin de mlAgA

Para la comunicacin de la parte de distribucin de la red, se utilizan diferentes anillos de fibra

ptica (Fo). Asimismo, la red de distribucin se comunica con los centros de transformacin

a travs de la denominada red de acceso. Para esta red de acceso tpicamente se han

implementado topologas de redes malladas (mesh, en ingls), interconectando los diferentes

centros de transformacin desde una o varias subestaciones, si bien es posible encontrar otras

arquitecturas como las de anillo (ring) o de segmento (segment).

en un nivel inferior, los clientes de baja tensin estn conectados con su centro de

transformacin asociado en una configuracin de topologa en estrella, utilizando Plc

de banda estrecha o ancha en funcin de la categora del cliente o la aplicacin.

Fig. 9. Vista general de la zona Smartcity Mlaga, con los CDs/CTs integrados en la red de comunicaciones

SMARTCITY MLAGA32

la red de comunicaciones implementada en smartcity mlaga est diseada buscando

el equilibrio de las siguientes propiedades o requisitos (metodologa sQrA, por sus siglas

en ingls):

Seguridad. comprende los estndares y requerimientos relacionados con la

seguridad informtica y la proteccin de datos. A tal efecto se ha segmentado la

red de comunicaciones utilizando VlAn a nivel 2 y VrF a nivel 3 con el fin de aislar

completamente servicios entre s que no deben tener visibilidad entre ellos.

Calidad. es el conjunto de atributos de rendimiento tpicos de cualquier sistema de

comunicaciones. esto implica gran ancho de banda, calidad de servicio y baja latencia.

con el fin de adaptarse a las exigencias de calidad, se han utilizado enlaces gigabit

ethernet en la capa de distribucin, mientras que para la capa de acceso, se ha

seleccionado una solucin hbrida compuesta por Plc de banda ancha, WimAX, tanto

propio como de operador, y 3g. el Plc de banda ancha es tecnologa mayoritaria

en el despliegue, y WimAX y 3g se han utilizado para lugares distantes o para tener

caminos alternativos dentro de la capa de acceso. las conexiones de operador se

aseguran y protegen mediante el uso de tneles privados.

Fiabilidad. el sistema y los dispositivos relacionados debe ser suficientemente

resistentes. Para ello, todos los dispositivos en el sistema estn rugerizados para

alcanzar los niveles requeridos de fiabilidad, especialmente en entornos tan duros

como pueden ser subestaciones y centros de transformacin. se utilizan fuentes

de alimentacin redundantes para los dispositivos de distribucin en la red. todas

las fuentes de alimentacin estn respaldadas por sistemas de alimentacin

MeshSegmentRing

Acceso

Distribucin

MPLS Backbone

Fig. 10. Topologa de la red de comunicaciones

33AutomAtizAcin de lA red de distribucin de mlAgA

ininterrumpida con bateras. Adicionalmente, todos los dispositivos deben garantizar

los niveles de aislamiento elctrico necesario.

Disponibilidad. con el fin de adaptarse a los niveles requeridos de disponibilidad, se

ha implementado redundancia en todas las partes de la red. en la red de distribucin,

se ha utilizado el protocolo de routing osPF (Open Shortest Path First) que puede

proporcionar los tiempos de recuperacin requeridos, y en la red de acceso, la

redundancia se logra mediante la construccin de anillos Plc.

como se apunta anteriormente, la arquitectura de comunicaciones propuesta se

compone bsicamente de una red de distribucin que interconecta los centros de

control con las subestaciones At-mt, y una red de acceso que interconecta una o varias

subestaciones con los centros de transformacin y al final con los clientes finales.

la red de distribucin se basa principalmente en una topologa de anillo, en donde los

enlaces estn conectados por enlaces gigabit ethernet de fibra ptica. se han utilizado

diferentes VlAn en cada segmento; alternando los nmeros de VlAn dentro de

segmentos adyacentes con el fin de aislar los diferentes servicios. la red de distribucin

est basada en capa 3, y se utiliza osPF para el enrutamiento y redundancia.

la red de acceso es una red de nivel 2. los diferentes servicios se aslan utilizando

diferentes redes privadas virtuales (VlAn), como se muestra en la Fig.11.

en las subestaciones los routers aslan el nivel 2 de la red de acceso de los diferentes

dominios de nivel 2 en la red de distribucin. existe una traslacin uno a uno entre las

VlAn en la red de acceso y las VrFs en la red de distribucin.

Junto con el desarrollo de las comunicaciones, es necesario desarrollar y adaptar los

sistemas de informacin para dar soporte a las necesidades de smartcity. Para ello, en

este campo se han desarrollado nuevos sistemas, se ha procedido a la ampliacin de

los ya existentes y finalmente a la integracin y puesta en marcha de todos ellos. las

caractersticas del proyecto implican la necesidad de llevar a cabo una implementacin

real, donde entra en juego la operacin y explotacin de la red elctrica con usuarios

finales involucrados (siendo concebido el suministro elctrico como servicio universal).

SMARTCITY MLAGA34

Por ello, es importante que la aplicacin de las nuevas tecnologas que forman parte de

las redes inteligentes de distribucin y en este caso concreto del proyecto smartcity

mlaga tengan las garantas suficientes de robustez, operacin, explotacin, soporte y

escalabilidad.

una gran parte de los nuevos desarrollos en el campo de los sistemas se ha centrado en

las herramientas para la gestin Activa de la demanda y Portal de consumidor, as como

apoyar en los algoritmos asociados a la gestin de la generacin distribuida. estos

subsistemas, gAd (descrito en el captulo2.2.5) y Portal del consumidor son claves

en el comportamiento energtico del Proyecto smartcity mlaga puesto que modulan

de forma directa o indirecta el vector de la demanda, con mayor capacidad prctica

que la generacin distribuida (mayoritariamente elica o fotovoltaica) o la topologa

de red, ms o menos fija por cuestiones estructurales (topologa, protecciones, etc.).

en este mbito, y relacionado con las aplicaciones implementadas para la gestin de

la demanda y eficiencia energtica, se ha desarrollado el sistema de monitorizacin de

KPis (Key Performance Indicators) que permiten evaluar la eficiencia de las herramientas

desarrolladas.

Fig. 11. Red de Acceso

Access

Access

Distribution Grid

VRF

VRF

VRF

VRF

VRF

VRF

VRF

VRF

daisy-chain

CE 1

CE 2

VRF

Access

35AutomAtizAcin de lA red de distribucin de mlAgA

telegestin

la telegestin es un sistema integrado de gestin remota y automtica de contadores

de electricidad, basada en nuevas tecnologas de informacin, electrnica y

comunicaciones. se basa en un nuevo contador inteligente (smart meter) que sustituye

al antiguo equipo de medida.

el smart meter es parte de un sistema integrado, que requiere para su funcionalidad

remota tambin de una infraestructura de comunicaciones y sistemas informticos,

incluyendo los concentradores que son equipos que se instalan en los centros de

transformacin, adems de las comunicaciones y el enlace con los sistemas de la

empresa distribuidora.

el despliegue de contadores inteligentes en espaa viene impulsado por la legislacin

espaola y europea que reglamenta las funcionalidades mnimas de estos equipos y

requiere el despliegue masivo progresivo de la medida inteligente en espaa hasta

finales de 2018. las empresas distribuidoras son las encargadas de poner en marcha

dicha sustitucin masiva.

concretamente, el sistema de telegestin de endesa, que forma la base para el

Proyecto smartcity mlaga, supone una nueva generacin proveniente de la solucin

tecnolgica desarrollada anteriormente por enel, ya en operacin en ms de 34 millones

de clientes. conjuntamente desarrollada por ambas compaas para el mbito ibrico,

el sistema de telegestin de endesa incorpora mejoras a la ya fiable anterior versin

italiana, en trminos de robustez, velocidad y seguridad, e incluye mltiples funciones

avanzadas. los contadores y concentradores inteligentes de endesa se comunican entre

ellos a travs de la propia red elctrica mediante comunicaciones Plc, basadas en el

protocolo abierto y en fase de estandarizacin europea, llamado meters and more.

la infraestructura de comunicaciones entre concentradores y sistemas informticos

de endesa tambin se basa en este mismo protocolo seguro y fiable, asegurando la

privacidad y seguridad de los flujos de informacin.

la implantacin del sistema de telegestin proporciona importantes mejoras en

la relacin del usuario con la distribuidora elctrica. entre las principales destaca la

SMARTCITY MLAGA36

realizacin remota de las operaciones de alta, baja, cortes, reconexiones, control de

potencia y cambios de tarifa de forma prcticamente inmediata y sin intervencin ni del

usuario ni del operario de la empresa. Adems, la telegestin facilita una lectura exacta

y en plazo, y posibilita la programacin a distancia de esquemas avanzados de tarifas

que permitan una facturacin ms flexible. en cuanto a la red elctrica, la telegestin

proporciona informacin fiable sobre el comportamiento de la red, mejorando de

esta forma la toma de decisiones de explotacin y la informacin para avanzar en la

eficiencia global del sistema elctrico.

se puede afirmar que la implantacin de la telegestin supone un gran cambio en

la relacin con el cliente que podr adquirir un papel ms activo en la gestin de su

consumo energtico al poseer ms informacin sobre dicho consumo.

La Telegestin como pilar fundamental para el desarrollo de Smart Grids

y Smart Cities

la telegestin de los contadores electrnicos es base tecnolgica para el desarrollo de

las redes inteligentes de distribucin elctrica (smart grids), facilitando la integracin de

los sistemas elctricos de generacin distribuida, la incorporacin de energa renovable

a la red, la integracin de la recarga de vehculos elctricos o la gestin del alumbrado

pblico. conceptos bsicos de toda ciudad inteligente como son la automatizacin del

control de la red, se ven potenciados gracias a la gestin remota de las funcionalidades

avanzadas de los equipos de medida. el sistema elctrico se ve favorecido debido a que se

facilita informacin fiable y constante sobre el comportamiento de la red, lo que permite

una mejor toma de decisiones de explotacin y la gestin inteligente de las puntas de

Fig. 13. Detalle de la colocacin de contadores por un operario de Endesa en el Proyecto Smartcity Mlaga

37AutomAtizAcin de lA red de distribucin de mlAgA

demanda. la telegestin permitir el desarrollo de una gama ms amplia de tarifas con

diferentes precios por tramos horarios y posibilitar al cliente conocer mejor los datos

de su consumo elctrico, elegir las mejores tarifas para sus necesidades energticas y

planificar su consumo. As, favorecer la eficiencia energtica, y tendr un papel ms

activo en el sistema elctrico. la telegestin impulsa un nuevo modelo de gestin

energtica en las ciudades para obtener mejoras en eficiencia energtica, reducciones en

las emisiones de co2 y un incremento en el uso de las energas renovables.

los servicios que ofrece la telegestin al usuario y a la red elctrica favorecen a multitud

de futuras aplicaciones de las redes inteligentes, tales como la infraestructura necesaria

para los vehculos elctricos y los servicios de valor aadido.

Smartcity Mlaga como punto de partida de la implantacin masiva

de la Telegestin

el plan de despliegue de telegestin comenz en la ciudad de mlaga, instalndose los

primeros equipos en el proyecto smartcity andaluz, en junio de 2010. desde ese mismo

ao, los contadores se gestionan de forma totalmente automtica y remota y el sistema

est completamente integrado con los sistemas comerciales y tcnicos de endesa.

los equipos de telegestin de endesa instalados y operados en el Proyecto smartcity

mlaga arrojan unas cifras de 17.751 contadores monofsicos y 181 contadores

trifsicos, desplegados en los puntos de suministro y, 103 concentradores, en centros de

transformacin.

Fig. 14. Colocacin de contadores por un operario de Endesa en el Proyecto Smartcity Mlaga

SMARTCITY MLAGA38

Fig. 16. Proyecto de Telegestin de Endesa: Curva horaria de consumo de energa activa y reactiva

Fig. 17. Proyecto de Telegestin de Endesa: Curva diaria de consumo de energa activa y reactiva

Fig. 18. Proyecto de Telegestin de Endesa: Potencia mxima

39AutomAtizAcin de lA red de distribucin de mlAgA

en el proyecto smartcity mlaga se han probado con xito las funcionalidades bsicas

y avanzadas de telegestin, incluyendo informacin a los clientes, integracin con el

vehculo elctrico, micro-generacin, almacenamiento de energa y alumbrado pblico

inteligente, entre otras.

Adems, endesa ha conseguido poner a disposicin de los usuarios del proyecto smartcity

andaluz, informacin bsica sobre el consumo energtico gracias a la extraccin de los datos

que la telegestin puede facilitar. la implementacin de una aplicacin ha permitido obtener

y visualizar valiosos datos, incluyendo curvas de energa activa, energa reactiva y potencias

que han posibilitado estudiar en detalle los hbitos de consumo de los usuarios, con el

objetivo de identificar posibilidades de aumentar la eficiencia energtica a nivel de cliente y

de la red. esta aplicacin est operativa en el centro de control del proyecto.

estos primeros equipos instalados en el mbito de la ciudad inteligente malaguea, han

constituido un estmulo para que la ciudad costera consiguiera los buenos resultados en

trminos de eficiencia energtica que ha venido mostrando desde sus inicios.

Actualmente est en curso la implantacin masiva de este mismo sistema de telegestin

de endesa que implica un ambicioso plan que consiste en la instalacin de 13 millones de

contadores en todas las reas en espaa en las que endesa es responsable de la distribucin

elctrica, as como de 140.000 concentradores en los centros de transformacin.

con este plan, endesa es actualmente la distribuidora lder en telegestin tanto a nivel

espaol como a nivel europeo por despliegue masivo en curso.

Automatizacin de la red (algoritmos de proteccin, auto-cicatrizacin y control)

uno de los objetivos que persigue la automatizacin de la red de distribucin es

la optimizacin de la operacin del sistema, minimizando las prdidas de la red y

solucionando eventuales situaciones de sobrecarga. el sentido de esta actuacin es

mayor conforme aumenta la penetracin de vehculos elctricos y de generacin

distribuida en la red.

SMARTCITY MLAGA40

Asimismo, es indudable que la respuesta de la red de distribucin ante situaciones de

falta es un factor clave en la calidad de la red. los ndices TIEPI y NIEPI cuantifican de

forma objetiva la calidad de suministro, y ambos estn fuertemente influenciados por los

procesos de despeje y localizacin de faltas y posterior reposicin del servicio.

el concepto de red auto-cicatrizante, buscado en una red inteligente como la

implementada en el proyecto smartcity mlaga, implica la automatizacin del proceso

de reposicin y reconfiguracin de la red, con el objetivo de reducir el tiempo de las

interrupciones y minimizar el nmero de maniobras necesarias para aislar el tramo en

falta y reponer el servicio a los cts afectados.

en el proyecto smartcity mlaga se acomete la automatizacin de los cts que

desempean la funcin de primera maniobra (Pm), segunda maniobra (2Ay 2b) y punto

frontera (PF). en estos cts se automatiza la operacin de los seccionadores en carga que

participan en el proceso de reposicin de servicio, gestionado y ordenado por los iNodes,

que incorporan los algoritmos de reconfiguracin de la red.

As, la solucin de Automatizacin de smartcity mlaga se desarrolla sobre 5lneas de

media tensin, esto es, 20 kV, sobre un total de 22 cts, y con tecnologas tanto para

media como para baja tensin:

Actuacin automtica en dispositivos de primera maniobra y segunda maniobra.

la actuacin automtica se realiza sobre los seccionadores actuales incluyendo una

motorizacin rpida con capacidad de actuacin antes de 100 ms.

telemando en puntos frontera con medidas de tensin en ambos extremos de la

frontera. Para los PF se considera una motorizacin convencional dado que no actan

automticamente.

la funcin de actuacin automtica de los dispositivos puede ser bloqueada desde

el centro de control, que dispone de informacin del estado de los dispositivos en

tiempo real.

en todos los puntos de actuacin, incluidos aquellos sin capacidad de actuacin

automtica, se instalarn detectores de paso de falta direccionales.

41AutomAtizAcin de lA red de distribucin de mlAgA

telemetra en todos los puntos de actuacin: P, Q, V, i, etc. una diferencia fundamental

frente a las soluciones convencionales, que adems permite no slo una operacin ms

avanzada de la red, sino tambin aplicar otras metodologas y procedimientos como el

mantenimiento preventivo, la ejecucin de modelos de red ms precisos, etc.

los seccionadores de los cts automatizados son dispositivos diseados para trabajar en

carga, es decir, son capaces de interrumpir intensidades de valores menores de 1.000 A.

Por lo tanto, en caso de falta en una lnea mt cuya intensidad no supere dicho valor, la

secuencia de actuacin ser la siguiente:

1. se produce una falta monofsica en la lnea de mt, entre el ct 2b y el PF (que se

encuentra abierto en operacin normal). la Fig. 19 representa esta situacin.

2. los automatismos implementados en los dispositivos de maniobras (2A, Pm y 2b) son

selectivos entre ellos y cabecera, por lo tanto se produce la apertura del seccionador,

2b abre antes que cabecera o cualquiera de los otros dispositivos de maniobra

aislando la falta entre la 2b y PF.

en la red de mt de mlaga los valores de intensidad ante faltas polifsicas son

superiores a 1.000A, por lo que la solucin descrita no aplica a este tipo de

defectos. el automatismo de despeje de faltas y reposicin del servicio diseado e

implementado en smartcity mlaga contempla dos escenarios, en funcin de si se

dispone de comunicacin entre cts o no. Para ambas situaciones, y para el caso de

faltas monofsicas, se han desarrollado algoritmos de deteccin de incidencias y auto-

cicatrizacin de la red. estos algoritmos y su implementacin en los equipos de control

desarrollados en el proyecto se describen en el captulo 4.2 como productos aportados

por el proyecto al sector de la automatizacin de la red de mt.

el hecho de disponer de comunicacin entre los distintos cts permite el intercambio

de informacin entre los iNodes de los cts automatizados, proporcionando al proceso

de reposicin de la red la mayor eficiencia posible. como ya se ha descrito en el

captulo1.1, las comunicaciones constituyen una de las bases sobre las que se sustentan

las aplicaciones que dotan de inteligencia a la red de distribucin, siendo sin duda una

de ellas el carcter auto-cicatrizante de la misma.

AT MT MT

SE

2A PM 2B PF

Fig. 19. Falta en lnea de MT, entre CT 2B y PF

SMARTCITY MLAGA42

una funcionalidad esencial, sin la cual no es posible el funcionamiento de los algoritmos

de auto-cicatrizacin desarrollados, es la correcta deteccin y localizacin de faltas.

Por tanto, se convierte en una necesidad de las smart grids, la implementacin de un

sistema adecuado de deteccin que permita la identificacin inequvoca del tramo de la

lnea de mt en el que se produce un defecto.

el sistema de localizacin de faltas implementado en el proyecto smartcity mlaga se

basa en la instalacin de detectores de paso de falta (direccionales y no direccionales)

en los cts automatizados. las principales utilidades de estos sensores son la deteccin

de la presencia de tensin mt en la lnea, comprobacin de apertura en vaco del

seccionador automtico, deteccin de lneas de mt cortadas, polarizacin de defectos

direccionales, etc. Para la obtencin de medidas que permitan obtener la situacin de la

falta se han instalado en los cts transformadores de tensin e intensidad. Por un lado,

los transformadores de tensin son principalmente capacitivos, conectados directamente

a la parte activa de cada fase, mientras que por otro lado, los transformadores de

intensidad se instalan alrededor del cable de mt (el nmero de sensores instalados por

cada celda es 3 o 4, y se sitan en el compartimento de cables de mt).

los detectores de paso de falta detectan si ha circulado por ellos una intensidad igual

o superior a la corriente de falta ajustada. en redes no automatizadas, estos equipos

indican visualmente y de modo local si han visto corriente de falta, con el objetivo

de guiar, en la localizacin de los cts en los que deben maniobrar, a los operarios

desplazados a los distintos cts de la lnea en falta para aislar y reparar el tramo afectado.

en una red automatizada como la desarrollada en el proyecto smartcity mlaga, los

detectores de paso de falta informan de manera remota al iNode para que este inicie, de

modo automtico, el proceso de aislamiento del tramo en falta y reposicin del servicio

de manera ms eficiente, rpida y precisa, como se describe en la Fig. 20.

una indicacin errnea de paso de falta puede inducir a errores en el automatismo de

reposicin, con el consiguiente retraso en la restauracin del suministro, poniendo de

manifiesto la importancia de la correcta localizacin de faltas. esta presenta importantes

retos en redes de distribucin, entre las que destacan la presencia de intensidades capacitivas

en tramos sin falta, intensidades de energizacin de transformadores de distribucin y la

aportacin de intensidad por parte de las fuentes de generacin distribuida.

AT MT MT

SEiNode SE

iNode CT iNode CT iNode CT

2A PM 2B PF

Fig. 20. Falta en lnea de MT, entre CT 2B y PF. Escenario con comunicacin entre CTs

43AutomAtizAcin de lA red de distribucin de mlAgA

la implementacin de los localizadores de falta y algoritmos de reposicin y control

se ha realizado gracias a la automatizacin de los cts correspondientes a puntos de

maniobra. los equipos y soluciones desarrollados en el proyecto smartcity mlaga para

alcanzar estos objetivos se describen el captulo 4.2.

Baja Tensin

la automatizacin del lado de baja tensin de los cts automatizados integra en el

cuadro de bt la funcionalidad de supervisin avanzada. la Fig. 21 (ver Relacin de

figuras, pg. 155) muestra uno de estos cuadros.

la supervisin avanzada es posible gracias a la instalacin de sensores toroidales

autoalimentados sobre los fusibles que protegen las lneas de bt. dichos sensores

permiten obtener la medida de corriente de cada uno de los circuitos de bt, as como el

estado de los fusibles (fundido/no fundido). los datos registrados por los sensores son

enviados a un equipo receptor integrado en el armario de comunicaciones del ct, que a

su vez est comunicado con el nivel superior, de modo que los dispositivos de control de

la red disponen de toda la informacin recogida por los sensores del cuadro de bt.

disponer de esta informacin en tiempo real significa poder monitorizar en todo

momento la red elctrica de baja tensin, por lo que es posible disponer de datos para

la operacin a este nivel de tensin, gestionar incidencias con mayor eficiencia y, an

ms importante, implementar algoritmos y procedimientos que permitan la previsin y

prevencin de incidencias u otras situaciones crticas.

generacin distribuida

la integracin de recursos energticos embebidos en la red de distribucin es, sin duda,

una de las piezas clave de las smart grids, y slo tiene sentido si se enmarca en un

concepto de red de distribucin automatizada. como se describe en el captulo 1.1,

la conexin de mltiples generadores pequeos distribuidos geogrficamente permite

equilibrar el consumo all donde se produce, entre otras ventajas. Asimismo, los sistemas

SMARTCITY MLAGA44

de almacenamiento y el vehculo elctrico (V2g) se consideran recursos energticos

distribuidos.

la conexin de generacin distribuida en la red de distribucin, concebida en su origen

para ser explotada de forma radial y con flujos unidireccionales de energa, supone

un importante desafo para la operacin de la red. los principales retos a los que se

enfrenta el sistema de distribucin en este nuevo escenario son:

Impacto en la regulacin de tensin de la red. la regulacin de tensin

en la red de distribucin actual se basa en una red radial, llevndose a cabo

principalmente en el punto de suministro mediante, por ejemplo, regulacin

de tomas de transformadores de distribucin o compensacin de reactiva. la

conexin de fuentes de generacin distribuidas en el sistema de distribucin,

adems de reducir la demanda de potencia desde el punto de suministro, puede

provocar un aumento en la tensin bajo ciertas circunstancias. Asimismo, el

comportamiento de los generadores distribuidos respecto a la potencia reactiva,

segn el generador suministre o absorba, puede causar elevacin o cada en la

tensin de la red.

Impacto en el equilibrio de tensiones. en caso de conexin de pequeos

generadores monofsicos es posible que se introduzcan pequeos desequilibrios en la

tensin trifsica de la red.

Sincronizacin. es necesario que la conexin de fuentes de generacin a la red se

haga bajo unas condiciones de sincronismo, que exigen que la diferencia de mdulo,

fase y frecuencia de la tensin entre el generador y la red no exceda unos lmites. en

caso de conexin fuera de sincronismo, pueden producirse efectos perniciosos como

daos en el generador o la afeccin a la tensin de la red.

Contenido de armnicos. los equipos electrnicos utilizados en los sistemas de

generacin, especialmente los de origen renovable, pueden introducir armnicos

indeseados en la red. los sistemas fotovoltaicos, debido a su inversor dc/Ac,

presentan principalmente contribuciones de armnicos de tercer, quinto y sptimo

orden. se observa experimentalmente que la presencia de armnicos es mayor para

45AutomAtizAcin de lA red de distribucin de mlAgA

potencias menores a la potencia nominal del convertidor y relativamente baja si la

potencia generada est cercana a la nominal.

Variabilidad. gran parte de las unidades de generacin distribuida plantean la

utilizacin de fuentes de energa renovable, siendo esta una de las ventajas de este

escenario. este planteamiento implica inevitablemente el problema de la intermitencia

en la disponibilidad del recurso primario (viento, sol).

Impacto de la generacin distribuida en el sistema de proteccin de la red. la

incorporacin de la generacin distribuida en la red de distribucin implica variaciones

en la magnitud y direccin de las corrientes de falta, dependiendo de la ubicacin de

la falta y los generadores conectados a dicha red en el momento de la misma. Ante

una falta en una lnea de mt, adems de la aportacin desde la red de At, tambin

puede existir aportacin desde los generadores distribuidos en la lnea de mt, segn

la tecnologa empleada, con lo que, desde este punto de vista, la red de distribucin

pierde el comportamiento radial con el que fue diseada. Por lo tanto, la aportacin

de los generadores conectados en la lnea de mt en falta puede causar errores en los

detectores de paso de falta. Adems, en escenarios de alta penetracin de unidades

de generacin distribuida, especialmente aquellas basadas en energas renovables, se

plantea el grave problema de la deteccin de faltas. la tecnologa utilizada por este

tipo de generadores conlleva el uso de convertidores de potencia. los convertidores

de potencia tienen corrientes de operacin limitada, por lo que condicionan la

magnitud de la corriente de contribucin ante faltas por parte de la gd. el efecto

inmediato que trae consigo esta operacin controlada de los convertidores de

potencia, es que las magnitudes de las corrientes de falta sean prximas a la corriente

nominal, por lo que las protecciones que basan su funcionamiento en la magnitud de

la corriente, pueden tener problemas para detectar dicha falta. tal es el caso de las

protecciones convencionales de sobreintensidad, cuyo uso predomina en las redes de

distribucin elctrica.

estos problemas brevemente descritos representan algunos de los desafos que la

generacin distribuida puede representar para la red de distribucin. no obstante, una

red de distribucin automatizada bajo el paradigma de las smart grids es capaz de

integrar estos recursos, dando solucin a los retos planteados, superando eventuales

SMARTCITY MLAGA46

inconvenientes y maximizando las ventajas que sin duda la generacin distribuida debe

aportar a la calidad y eficiencia del suministro elctrico. las principales ventajas de la

generacin distribuida son:

reduccin de prdidas debidas al transporte y a la distribucin de la electricidad

gracias a la mayor proximidad entre generacin y consumo, con lo que se aumenta la

eficiencia del sistema.

diversificacin de tipo y nmero de generadores, gracias a lo cual se consigue reducir

la criticidad de cada uno de los generadores individuales. Asimismo, es importante

utilizar distintas fuentes de energa primaria para mitigar el efecto de su intermitencia

(en el caso de fuentes renovables).

control de tensin y gestin de potencia reactiva. con el adecuado control de la

generacin distribuida, el posible efecto en la regulacin de tensin comentado

anteriormente, debe contribuir a mejorar el perfil de tensiones de la red de

distribucin.

uso de energas renovables. Aunque las unidades de generacin distribuida no son

necesariamente de origen renovable, una smart grid debe plantear la utilizacin de

la inteligencia con que se dota a la red de distribucin para maximizar la integracin

de recursos renovables en la misma. este escenario conlleva claras ventajas

medioambientales y de independencia energtica. el almacenamiento de energa

se presenta como uno de los elementos fundamentales para poder aprovechar al

mximo las energas renovables reduciendo el efecto de su variabilidad, tal como se

apunta anteriormente. de hecho, los sistemas de almacenamiento se incluyen en el

concepto DER, siendo el vehculo elctrico un ejemplo particular.

el almacenamiento de energa distribuido (por ejemplo, en centros de transformacin en

mt o conectados en bt) tambin se considera un recurso distribuido (DER). la capacidad

de almacenar energa permite mejorar la calidad de red y reducir los desequilibrios en

la curva de demanda. Asimismo el almacenamiento de energa permite satisfacer la

demanda cuando existe un desfase temporal entre la punta de consumo y la punta de

generacin.

47AutomAtizAcin de lA red de distribucin de mlAgA

Adems de las propias bateras, instaladas por Acciona instalaciones, el sistema

de almacenamiento cuenta con dispositivos de control y acoplamiento a la red. A

continuacin se recogen los principales elementos que componen estos sistemas:

sistema de almacenamiento: conjunto de bateras (packs) que asociados en serie y

paralelo conforman la capacidad total de almacenamiento.

battery management system (bms): elemento que proporciona el estado de carga de

los packs.

elemento de conexionado de las bateras: los mdulos en paralelo se van a conectar

individualmente con seccionamiento-fusibles.

convertidor dc-dc: eleva la tensin de las bateras al nivel de bus.

Active Front end converter (AFe): convierte la tensin continua del bus en tensin

alterna.

Autmata de instalacin: se comunica con el bms y los convertidores,

proporcionando las consignas.

el diagrama de bloques del sistema tpico completo se representa en la Fig. 23, en un

ejemplo de conexin en bt.

Fig. 23. Diagrama debloques del sistema dealmacenamiento

BATTERY

Connectionboard

&

Fuses

BMS

PLC-SCADABattery management Communication

Protection

Breaker

AFE Control& Communication

DSP

DC / AC

AC

DC

AFEDC BUS

550-800 V DC

Filter400 V AC

50 Hz

DSP

DC / DC

DC

DC

Pbat Pgrid / FPF

SMARTCITY MLAGA48

la Fig. 24 muestra de forma simplificada la conexin de un sistema de almacenamiento

en mt, en un centro de transformacin.

Asimismo, la Fig. 25 muestra la conexin de almacenamiento en el lado de baja tensin

de un centro de transformacin, en el que adems se conectan distintos sistemas de

generacin distribuida.

las funcionalidades que aporta la capacidad de disponer sistemas de almacenamiento

de energa son:

gestin de la potencia activa:

descargar tramos de lnea que se encuentran sobrecargados en determinadas

franjas horarias.

Hacer las veces de sAi a un cliente determinado del ct.

realizar un recorte de picos de consumo-generacin.

reduccin de las prdidas de la lnea.

gestin de la potencia reactiva: Permite hacer una compensacin de reactiva en el

nodo donde se conecta el almacenamiento.

control de tensin: Permite de algn modo controlar el nivel de tensin mt del

nodo de conexin, aunque este valor se ver muy influenciado por la potencia de

almacenamiento instalada y la potencia de cortocircuito.

las ventajas de disponer de recursos distribuidos nicamente son posibles en una

red automatizada, con un sistema de control descentralizado que gobierne los flujos

de energa para mejorar la calidad, mantenimiento y seguridad del suministro. estos

algoritmos de control se implementan en controladores de red (en smartcity mlaga,

dispositivos iNodes e iSockets), desarrollos que son posibles gracias a las tecnologas de

la informacin y comunicacin.

el proyecto smartcity mlaga ha integrado en la red de distribucin de la ciudad de

mlaga diversos sistemas de generacin y almacenamiento distribuidos, conectados en

Fig. 24. CT con almacenamiento conectado a un nodo de MT de la red de distribucinP

MLnea MT

Centro detransformacin

Almacenamiento

49AutomAtizAcin de lA red de distribucin de mlAgA

el nivel de media tensin (mini-almacenamiento) y de baja tensin (micro-generacin y

micro-almacenamiento). Asimismo, se han desarrollado los dispositivos iNodes e iSockets

y sus correspondientes algoritmos de control.

de esta forma, han sido integrados 10 instalaciones de generacin renovable y 2 de

almacenamiento en bateras, como ya se ha expuesto en el captulo 2.1. laFig. 26 muestra,

sobre un plano de la zona smartcity de la ciudad de mlaga, la ubicacin de los distintos

elementos de generacin y almacenamiento distribuido integrados en la red de distribucin.

existen diferentes modos de almacenamiento que han sido implementados y probados

en smartcity mlaga. Podemos clasificarlos principalmente en tres:

Almacenamiento discrecional, como el llevado a cabo por el vehculo elctrico en

su funcionalidad V2g, y como por el sistema de bateras de la microgrid del Paseo

martimo. no tienen un modo de funcionamiento exclusivo, sino que pueden ser

usados bien para alimentar al alumbrado o al vehculo en su recarga, o bien para

inyectar energa a la microgrid.

Almacenamiento instantneo, para la adaptacin de la conexin a red de las farolas

con aerogenerador, diseadas en origen para funcionar en isla.

Almacenamiento estacionario, como el del Palacio de Ferias, un gran punto de

almacenamiento destinado a un uso muy estable, concebido para ser operado bien

por el cliente directamente o bien bajo consignas o recomendaciones del sistema de

control y monitorizacin de la smart grid.

en las instalaciones de almacenamiento del Palacio de Ferias y congresos de

mlaga y de la microgrid del Paseo martimo, de 106 y 24 kWh de capacidad total

respectivamente, se ha utilizado una tecnologa de bateras de litio-ion, formadas por

nodos de carbn y ctodos de polvo de fosfato de magnesio, hierro y litio.

Fig. 25. CT con consumo, generacin yalmacenamiento

PM

Lnea MT

Centro de transformacinEndesa

Almacenamiento

Generacin

Cliente 1[P,Q]

Cliente 2[P,Q]

Cliente i[P,Q]

PM

PM

PM

PM

PM

SMARTCITY MLAGA50

Solar Fotovoltaica

Almacenamiento

Elica

Cogeneracin

Fig. 26. Generacin y almacenamiento distribuido en la red de Smartcity Mlaga

Fig. 27. Esquema de la microrred del Paseo Martimo Antonio Banderas de Mlaga

51AutomAtizAcin de lA red de distribucin de mlAgA

respecto a l