Conectando la Red Inteligente y el Cambio Climático: Allanando el Camino hacia un Futuro Sostenible

Introducción

La preocupación mundial por el cambio climático ha alcanzado niveles críticos, lo que impulsa a tomar medidas urgentes para mitigar sus impactos y avanzar hacia un futuro más sostenible. El cambio climático, impulsado por las actividades antropogénicas, exige medidas urgentes para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero y avanzar hacia un panorama energético con bajas emisiones de carbono. Uno de los principales contribuyentes a las emisiones de gases de efecto invernadero es el sector energético tradicional, que depende principalmente de los combustibles fósiles. Como contramedida, el desarrollo y la integración de las redes inteligentes han surgido como una solución prometedora. Las redes inteligentes no solo mejoran la eficiencia y la fiabilidad de la distribución de energía, sino que también desempeñan un papel fundamental para abordar los retos del cambio climático. La red inteligente emerge como un paradigma transformador que ofrece capacidades avanzadas de comunicación, automatización y control para modernizar los sistemas de distribución de energía.

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Comprensión de las redes inteligentes

Una red inteligente es una infraestructura de energía avanzada que moderniza la red eléctrica convencional mediante la incorporación de tecnologías de vanguardia como sensores, medidores, redes de comunicación y análisis de datos para mejorar la gestión de la generación, distribución y consumo de electricidad. A diferencia de las redes tradicionales, las redes inteligentes facilitan la comunicación bidireccional entre los consumidores y los proveedores de servicios públicos, lo que permite la supervisión en tiempo real, el intercambio de datos, los mecanismos de respuesta a la demanda, el equilibrio eficiente de la carga, la utilización óptima de las fuentes de energía renovables y la toma de decisiones inteligentes. Esta transformación digital permite a los consumidores tomar decisiones informadas sobre su consumo de energía, fomentando así la eficiencia energética y la respuesta a la demanda.

Fig. 1: Red inteligente

Las redes inteligentes que rastrean la carga y gestionan la carga inteligente ya se están introduciendo en muchos países, como Estados Unidos y Portugal. Se espera que el despliegue al menos parcial de la red inteligente para finales de la década ayude a reducir la necesidad de actualizaciones de la red causadas por la carga de vehículos eléctricos al reducir o evitar los eventos de carga máxima. A largo plazo, con los vehículos eléctricos representando más de un tercio del parque total, será necesario el despliegue de la red inteligente para evitar necesidades de inversión muy grandes. A largo plazo, las tecnologías de vehículo a red (V2G) permitirán que los vehículos se conecten a cargadores inteligentes para ayudar a equilibrar el sistema. Los vehículos eléctricos apoyarán la estabilidad de la red en lugar de ser un cuello de botella para los requisitos de equilibrio de la red.

Integración de las redes inteligentes y la mitigación del cambio climático

· Integración de energías renovables: Facilitar la descarbonización

Las fuentes de energía renovable, como la solar y la eólica, desempeñan un papel fundamental en la reducción de las emisiones de carbono. Las redes inteligentes permiten la integración y gestión perfectas de estas fuentes de energía intermitentes, fomentando una combinación energética más ecológica.

o Según la Agencia Internacional de Energías Renovables (IRENA), las energías renovables podrían suministrar hasta el 86% de la energía mundial para 2050, contribuyendo significativamente a la mitigación del cambio climático.

La inversión en redes eléctricas está creciendo, con planes de red más ambiciosos para facilitar la electrificación de la economía y la integración de las energías renovables

La inversión en redes eléctricas creció alrededor de un 8% en 2022, ya que tanto las economías desarrolladas como las emergentes aceleraron la inversión para apoyar y permitir la electrificación de edificios, la industria y el transporte y la inclusión de energías renovables variables en el sistema eléctrico.

· Almacenamiento de energía y flexibilidad de la red: Mitigar la intermitencia

Los sistemas de almacenamiento de energía son cruciales para estabilizar la red y garantizar un suministro de energía constante a partir de fuentes renovables. Las redes inteligentes optimizan el uso del almacenamiento de energía, reduciendo la dependencia del respaldo de combustibles fósiles.

o El despliegue de sistemas de almacenamiento de energía podría conducir a una reducción del 50% en las emisiones de carbono del sector energético para 2050, según lo informado por la Alianza Mundial de Baterías.

· Recursos energéticos distribuidos (DER): Empoderar las soluciones localizadas

Los recursos energéticos distribuidos, como los paneles solares en los tejados y las pequeñas turbinas eólicas, mejoran la resistencia de la red y disminuyen las pérdidas de transmisión al producir electricidad más cerca de los puntos de consumo.

o Un estudio del Laboratorio Nacional de Energías Renovables (NREL) estima que la integración de los DER podría reducir las emisiones de gases de efecto invernadero en un 5-10% en la próxima década.

· Monitorización en tiempo real y análisis de datos: Precisión en acción

Las redes inteligentes emplean la monitorización en tiempo real y el análisis de datos para optimizar la distribución de energía, reducir el desperdicio y mejorar la eficiencia general.

o El Departamento de Energía de los Estados Unidos (DOE) sugiere que el análisis de datos avanzado puede conducir a ahorros de energía de hasta el 10% en los edificios, lo que impacta directamente en las emisiones de carbono.

Inversión en infraestructura digital en redes eléctricas de transmisión y distribución, 2015-2022

Las redes inteligentes pueden permitir la integración en la red de la carga de vehículos eléctricos proporcionando visibilidad y control para superar los problemas de cuello de botella de la red. La infraestructura digital es cada vez más importante en las redes eléctricas, tanto en la distribución como en la transmisión. La inversión en infraestructura de red aumentó alrededor de un 7% en 2022, en comparación con 2021. Se ha producido una inversión y un progreso significativos en la infraestructura pública para vehículos eléctricos, que siguió expandiéndose en 2022, aumentando en más del 75% en el año.

Beneficios e impactos

· Reducción de la huella de carbono a través de operaciones eficientes

Las redes inteligentes permiten una mejor gestión de la demanda y el equilibrio de la carga, reduciendo la necesidad de operar plantas de energía de respaldo ineficientes y con alta intensidad de carbono durante la demanda máxima.

o La Comisión Europea estima que la adopción generalizada de redes inteligentes podría conducir a una reducción del 9% en las emisiones de gases de efecto invernadero para 2030.

o Según la Agencia Internacional de Energía (AIE), la mejora de la eficiencia energética a través de tecnologías de redes inteligentes podría reducir el consumo mundial de electricidad en alrededor del 10% y disminuir las emisiones de dióxido de carbono en aproximadamente 1.500 millones de toneladas métricas para 2040.

· Ampliación de la resiliencia frente a los fenómenos climáticos extremos

Las redes inteligentes mejoran la resiliencia de la red al identificar y aislar rápidamente las fallas, minimizando el tiempo de inactividad durante los fenómenos meteorológicos extremos y reduciendo la huella de carbono asociada con el mantenimiento de la red.

o El Electric Power Research Institute (EPRI) sugiere que las redes inteligentes pueden prevenir hasta el 80% de las interrupciones, minimizando así la liberación de emisiones de CO2 resultantes de las interrupciones de la red.

· Mejora de la eficiencia energética para un crecimiento sostenible

Los medidores inteligentes y los datos en tiempo real permiten a los consumidores monitorear y gestionar su consumo de energía, lo que lleva a una reducción del desperdicio de energía y a menores emisiones.

o El Consejo Americano para una Economía de Eficiencia Energética (ACEEE) afirma que los medidores inteligentes por sí solos pueden conducir a ahorros de energía del 5-15%, lo que resulta en una reducción de las emisiones de CO2.

o Por ejemplo, la Unión Europea se ha fijado el objetivo de que al menos el 80% de los hogares estén equipados con medidores inteligentes para 2020, lo que puede conducir a ahorros de energía de hasta el 9% en el consumo de electricidad.

Retos y consideraciones

Si bien los beneficios potenciales de la integración de las redes inteligentes con la mitigación del cambio climático son sustanciales, se deben abordar varios retos:

Inversión en infraestructura: La transición a las redes inteligentes requiere una importante inversión inicial en tecnología e infraestructura. Los gobiernos, los servicios públicos y las partes interesadas deben colaborar para financiar estos avances.

Privacidad y seguridad de los datos: Las redes inteligentes generan grandes cantidades de datos, lo que plantea preocupaciones sobre la privacidad y la ciberseguridad. Garantizar la protección de los datos de los consumidores y las operaciones de la red es primordial.

Interoperabilidad y normas: El desarrollo de normas comunes para los protocolos de comunicación y los formatos de datos es esencial para permitir la integración perfecta de diversos componentes de la red inteligente.

Marco de mercado inadecuado: El diseño del mercado y el marco regulatorio en la mayoría de los países no proporcionan un mecanismo para la contratación de servicios de flexibilidad entre los operadores del sistema de distribución (DSO) y los consumidores.

Marco político y regulatorio:

Los gobiernos desempeñan un papel fundamental en la creación de un entorno propicio para el despliegue de redes inteligentes. Las políticas de apoyo, como los incentivos para la adopción de tecnología, los mecanismos de fijación de precios del carbono y los mandatos de energía renovable, pueden acelerar la integración de las redes inteligentes y promover la mitigación del cambio climático. El desarrollo de un marco político integral es crucial para implementar con éxito y maximizar los beneficios de las redes inteligentes para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI). Aquí hay algunas recomendaciones y consideraciones políticas para crear una política de redes inteligentes eficaz:

Establecer objetivos claros de energía renovable: Establecer objetivos ambiciosos para la integración de fuentes de energía renovable en la combinación energética. Estos objetivos deben alinearse con objetivos climáticos más amplios e incentivar la adopción de tecnologías de redes inteligentes que faciliten la integración de energías renovables.

Incentivos para la adopción de tecnología: Proporcionar incentivos financieros, subvenciones, exenciones fiscales o subsidios a los servicios públicos y a los consumidores por la adopción de tecnologías de redes inteligentes. Esto puede ayudar a compensar los costos iniciales de implementación y acelerar el despliegue de tecnología.

Reglamentos de privacidad y seguridad de datos: Establecer reglamentos sólidos de privacidad y seguridad de datos para garantizar que la recopilación, transmisión y almacenamiento de datos de consumo de energía estén protegidos contra amenazas cibernéticas y acceso no autorizado.

Apoyo al almacenamiento de energía: Proporcionar incentivos para el despliegue de sistemas de almacenamiento de energía, como baterías, que puedan almacenar el exceso de energía renovable para su uso durante los períodos de demanda máxima o cuando la generación renovable sea baja.

Inversión en investigación y desarrollo: Asignar fondos para proyectos de investigación y desarrollo centrados en el avance de las tecnologías de redes inteligentes, el almacenamiento de energía, los algoritmos de respuesta a la demanda y la integración de tecnologías emergentes como los vehículos eléctricos.

Al adoptar un marco político holístico y adaptable que aborde los aspectos regulatorios, económicos, técnicos y sociales, los gobiernos pueden crear un entorno propicio para la adopción generalizada de tecnologías de redes inteligentes y la reducción sustancial de las emisiones de GEI del sector energético.

Conclusión

La convergencia de las redes inteligentes y la mitigación del cambio climático no solo es imperativa, sino también una oportunidad para revolucionar el panorama energético. Al fomentar la integración de las energías renovables, promover la eficiencia energética y mejorar la resistencia de la red, las redes inteligentes pueden contribuir significativamente a la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero y al avance de la lucha mundial contra el cambio climático. La relación entre el cambio climático y las redes inteligentes es fundamental y simbiótica, y encierra una importante promesa para abordar los retos que plantea nuestro clima cambiante. Las redes inteligentes, con sus tecnologías avanzadas y sistemas inteligentes, ofrecen un enfoque multifacético tanto para mitigar los impactos del cambio climático como para adaptarse a sus consecuencias.

La convergencia de tecnologías emergentes como el 5G, el Internet de las cosas (IoT) y la inteligencia artificial (IA) con las redes inteligentes encierra un inmenso potencial para una mitigación aún mayor del cambio climático. Estas tecnologías pueden mejorar la flexibilidad de la red, optimizar el comercio de energía y permitir una gestión de la demanda más sofisticada. A medida que los gobiernos, las industrias y los individuos abrazan esta transformación, un futuro más limpio y sostenible se convierte en una realidad alcanzable.

Referencias –

1. https://www.pewresearch.org/global/2015/11/05/1-concern-about-climate-change-and-its-consequences/

2. https://www.forbes.com/sites/globalcitizen/2021/10/28/increasing-global-concern-about-the-climate-is-a-message-to-world-leaders/?sh=5819ad2ac11f

3. https://smartgrid.ieee.org/bulletins/january-2021/climate-change-decarbonization-and-smart-grid

4. https://iea.blob.core.windows.net/assets/e0d2081d-487d-4818-8c59-69b638969f9e/GlobalElectricVehicleOutlook2022.pdf

5. https://seors.unfccc.int/applications/seors/attachments/get_attachment?code=W045A8IU0TO9N7RK6PTDP7XKX40IAV7H

6. https://bridges.monash.edu/articles/journal_contribution/Smart_Grids_Opportunities_for_Climate_Change_Mitigation_and_Adaptation/10064450/1

7. https://www.lumenci.com/post/smart-grid-technology

8. https://www.elprocus.com/overview-smart-grid-technology-operation-application-existing-power-system/

9. https://www.nanowerk.com/smart/smart-grids-explained.php