An ICT platform for sustainable energy ecosystem in smart Cities

se iniciaExtraído desde: http://www.revistaenergia.cl/?p=9712

Publicado: Martes 25 de abril 2017

Autores:

Dr. Dante CARRIZO MORENO (This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.)

Dr. Fernando ULLOA VASQUEZ (This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.)

Dr. Luis GARCÍA SANTANDER (This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.)

Contexto

El cambio climático ha sido desde ya varios años una gran preocupación para las autoridadesinternacionales. Se han realizado jornadas mundiales en las cuales se han concretado ciertosacuerdos que buscan reducir los impactos nocivos hacia el medio ambiente.De manera paralela el surgimiento de una era reconocida como tecnológica ha llevado un fuertedesarrollo en las áreas de la computación, la electrónica, las telecomunicaciones y los sistemasautomatizados, los cuales han ido cubriendo nuestro diario vivir.

Tanto el cambio climático como los avances tecnológicos tienen en común el requerimiento o usode recursos energéticos, los cuales al utilizarlos de manera eficiente repercute en un impacto positivohacia el cambio climático y a una reducción en el pago por consumo de energía.A partir de octubre de 2014, con la publicación del Decreto Supremo N°71 que aprueba elReglamento Técnico para la Ley 20.571 o Net Billing, en Chile se permite que los clientes sometidosa regulación de precios, puedan incorporar sistemas de generación eléctrica a base de ERNC paraautoabastecerse de energía, como también comercializar sus excedentes, transformando a losclientes ya no solo en consumidores sino que también en generadores. Nace así un nuevo conceptodenominado Prosumer, combinación de productor y de consumidor.

La presencia de estos prosumers modifica drásticamente la operación de los sistemas eléctricos,haciéndolos más complejos y requiriendo por lo tanto la incorporación de tecnología para sumonitoreo, supervisión y control. Se agrega a lo anterior, que muchos de los dispositivoselectrónicos que utilizamos en el hogar pueden hoy además controlarse a distancia a través deaplicaciones desde celulares u otros dispositivos móviles.

Las ciudades se tornan cada día más dependientes de la tecnología, lo cual permite que con un usoadecuado de estas plataformas tecnológicas, se logre optimizar los recursos energéticos disponiblestanto a nivel industrial como residencial. Es así que nace el concepto de Smart Cities, donde setienen ciudades que pueden hacer un uso eficiente de los recursos energéticos disponibles a travésde la implementación de sistemas de comunicación y manejo de grandes bases de datos, paraalcanzar una optimización de la generación y consumo de energía, así como de la transmisión yrecopilación de datos para diseñar, planificar y operar eficientemente las redes energéticas presentesen una ciudad (agua, gas, comunicación, electricidad, transporte, seguridad, etc.).

En particular en el ámbito de la energía eléctrica, la incorporación de equipos de medicióninteligente en cada uno de los usuarios de la red eléctrica, permitirá identificar los patrones decomportamiento del consumo de energía con lo cual cada usuario podrá saber en qué momento deldía tiene el mayor consumo y en qué periodo del día éste es mínimo. Si consideramos el caso de unprosumer, éste podrá establecer a través de una gestión eficiente de su consumo y de su generacióncuando le es más conveniente autoconsumir la energía generada, en qué momento le es másconveniente encender un dispositivo para realizar una tarea específica (por ejemplo lavar ropa).Incentivar el uso de la energía en aquellos rangos donde menos se consume va a llevar a que losusuarios modifiquen parte de su rutina diaria ayudados por sistemas automatizados o comandadosa distancia a través de aplicaciones móviles. Que un usuario conozca su propio perfil de consumode energía y que conozca el precio horario de la energía, permitirá, sin lugar a dudas, que el propiousuario pueda decidir en qué momento comprar, en qué momento almacenar, o en qué momentovender. Lo anterior propone grandes desafíos a los operadores de las redes eléctricas y requiere desistemas inteligentes para alcanzar el máximo beneficio.

[Adaptado de Chun-Hao Lo y Nirwan Ansari]

Proyecto

La cooperación internacional es un elemento esencial para el desarrollo de iniciativas conjuntas quepermitan generar y transmitir conocimiento, formar capital humano avanzado y establecer redes quenos ayuden a estar informados, participar y acceder a la investigación de punta que se realiza enpaíses líderes en ciencia y tecnología. Por lo anterior, CONICYT promueve y apoya la integraciónde la comunidad científica nacional con sus pares en el extranjero, teniendo como propósito laexcelencia científica y el beneficio mutuo, a través de diversas modalidades de colaboración, entreéstas, el apoyo a la realización de proyectos de investigación conjunta con financiamientocompartido.

Con este fin se creó el programa “ERANET LAC: Red de Países de la Unión Europea, AméricaLatina y el Caribe en Innovación Conjunta y Actividades de Investigación”, suscrito por CONICYT.El programa ERANET LAC fue financiado principalmente por el “Séptimo Programa Marco” parael desarrollo de la investigación y la tecnología de la Comisión Europea.

En este contexto, un equipo multinacional integrado por investigadores del Instituto de Física yEnergía (IPE) de Riga-Letonia, de la Universidad Politécnica de Bucarest (UPB) de Rumania, delInstituto de Investigación y Desarrollo en Sistemas e Ingeniería de Computadores de Brasil (INESCP&D), de la Universidad Tecnológica Metropolitana (UTEM), de la Universidad de Concepción(UdeC), y de la Universidad de Atacama (UDA), postularon el proyecto titulado “An ICT platformfor sustainable energy ecosystem in smart cities” (ITCity). A la convocatoria internacionalpostularon 128 iniciativas, de las que fueron adjudicados 26 proyectos. El proyecto ITCity fue unode los 9 proyectos de Chile adjudicados.

La última semana de marzo el equipo de investigadores se reunió en Riga, Letonia, para dar inicioa las actividades del proyecto. En la capital báltica se reunieron: la Dra. Anna Mutule (IPE), la Dra.Ana María Demitrescu (UPB), la Dra. Ana Pinto (INESC P&D), el Dr. Fernando Ulloa (UTEM), elDr. Luis García (UdeC) y el Dr. Dante Carrizo (UDA), entre otros participantes.

La colaboración entre entidades de Europa y Latinoamérica estimulará la cooperación en lainvestigación con el objetivo de desarrollar una comprensión más profunda de las prioridadesglobales mediante la autoría de documentos científicos y propuestas de proyectos futuros, ycontribuirá a disminuir la falta de integración entre el gobierno, la investigación y los nivelessociales en caso de aplicación de soluciones TIC en países y regiones.

Estudio

El proyecto ITCity se orienta a construir una plataforma TIC inteligente para mejorar servicios ycalidad de vida por medio de una alta integración de fuentes de energía renovables y de distribuciónrecursos energéticos y participación ciudadana. La solución propuesta tomará parte en la gestiónactiva del consumo de energía eléctrica, incluida la estrategia de operación, y contribuirá a abordardesafíos sociales a través de un enfoque multidisciplinario, incluyendo múltiples campos deaplicación a nivel de ciudad.

Una de las primeras tareas, es una propuesta de monitoreo y administración de servicios energéticosLos sistemas eléctricos clásicos son unidireccionales y, normalmente, una línea alimenta un barrioo un bloque de ciudad. Si la disposición falla debido, por ejemplo, a una descarga atmosférica, losclientes en el área afectada pueden estar sin energía mientras se repara la línea dañada. Con latecnología actual, por lo general se tarda varias horas para localizar la falla antes de un equipo deingeniería se puede enviar y unas horas más hasta hacer la reparación. Las redes inteligentes superaneste problema utilizando topologías bidireccionales y líneas de distribución que aseguran que unárea geográfica puede ser suministrada por varias ramas alternativas de la red de distribución dandoa la red capacidad de auto-reparación. Una segunda tarea es la operación inteligente de la red yproponga una arquitectura funcional para la plataforma ICT, y proponen además, una plataformapara redes sociales de smartphones que comprometan a las personas a contribuir a las ciudadesinteligentes, en lo que respecta a la gestión y calidad de la energía de abastecimiento de losconsumidores. La comunidad podrá acceder a diferentes redes sociales a lo largo del día a través desus teléfonos inteligentes. Al proponer una red social centrada en el consumo de energía de losusuarios, podemos persuadirlos para que contribuyan a hacer que las ciudades sean más inteligentes.El desarrollo de una plataforma multiservicios amigable para el usuario permite que la aplicaciónde soluciones eficientes basadas en herramientas de procesamiento de datos de energía para elconcepto Smart City sea posible. Además poder definir una plataforma de software que recoja deforma inteligente, procesos y salidas de datos de sensores distribuidos en tres dominios críticos: (I) Una red de información que se transformará en conocimiento y, por lo tanto, los ciudadanosinformados que viven en una Ciudad Inteligente adaptarán su estilo de vida a una mentalidadmoderna. (II) Una fase de implementación durante la cual el proyecto entregará un Prototipo Pilotode la plataforma de software para validar su desempeño y evaluar la infraestructura técnica requeridapara una implementación más completa. (III) Fase de prueba en sitios piloto con diferentescaracterísticas y cubriendo tres dominios críticos en una ciudad inteligente: electricidad, edificios ytransporte.

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