La Enertrónica y la Red que Permitirá la Comunicación entre Dispositivos en la Red Eléctrica

9 October, 2014 | By More

Por Ing. José Antonio Aquino Robles; Editado por Dra. Dora López PhD

 

ENERTRÓNICA, es un concepto innovador y que al igual que su hermana mayor, la Mecatrónica también hace sinergia entre varias disciplinas de la ingeniería; sin embargo para el caso de la Enertrónica las disciplinas asociadas a ella, son más bien en la línea de la Ingeniería eléctrica de potencia tanto en el manejo como en el acondicionamiento de la energía eléctrica tanto a pequeña como a gran escala.

 

La intención de dicho concepto es el de ofrecer soluciones integrales en el ámbito energético. Por tales hechos en la Enertrónica convergen: la electrónica de comunicaciones, la electrónica de potencia, la electrónica de estado sólido, la electrónica de circuitos integrados (microcontroladores), la electrónica analógica y la digital, la electrónica de programación, juntamente con otras disciplinas, como el Control y la Automática o Automatización, todo ello para conseguir algo ya muy conocido que es: generar electricidad.

 

Ahora se busca interconectar a las redes eléctricas fuentes y tecnologías de generación eléctrica renovable y no renovable de vanguardia, ver figura 1. Por ello todo lo anterior requiere de un trabajo que en primera instancia va de lo multidisciplinario y que aterrizará y dará abundante fruto en su transitar interdisciplinario y transdisciplinario. Sin embargo en ésta ocasión centraremos nuestra explicación en específico a la red que permitirá la interconexión entre los dispositivos, máquinas, interfaces, sistemas de monitoreo, control etc.

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Figura 1. Disciplinas asociadas a la Enertrónica,

 

La Mecatrónica en cierta medida trata de hacer una similitud o analogía entre el ser humano y la forma inteligente con la que interactúa con su entorno. Ello con respecto a dotar de inteligencia a las máquinas y los procesos productivos industriales. De tal forma que; al igual que el ser humano que cuenta con un cerebro que recibe información (datos y señales) del exterior y que por medio de él, podemos procesar esa información y actuar en consecuencia.

 

Las máquinas inteligentes deberán contar al igual que las personas; con un medio equivalente al sistema nervioso que permita el flujo de señales venidas de los sensores de las máquinas y con esta información, las máquinas actúan en consecuencia de acuerdo a una programación, mediante un microprocesador que sería su cerebro. De tal suerte que las máquinas, robots o manipuladores, cuenten también con actuadores para interactuar, con el medio, así como los seres humanos contamos con sistema óseo y muscular, para tal fin. Vea figura 2.

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Figura 2. Analogía del ser humano con las máquinas mecatrónicas.

En este contexto, los sistemas eléctricos de potencia (SEPs), se enfrentan a una modernización que intenta dotarle de inteligencia a toda la red interconectada. Hasta el momento, los sistemas de potencia cuentan con un sistema de monitoreo y control que le permite a los operadores del mismo, interactuar con la generación y observar mediante ese sistema de monitoreo y control conocido como sistema SCADA; el estado de la red, en todo momento.

 

Sin embargo este sistema en la mayoría de naciones; incluso las que están a la vanguardia tecnológica solo monitorea y controla desde la generación hasta las líneas de transporte o distribución, en un esquema verticalmente integrado y que en caso de existir generación distribuida y en su caso cogeneración, de algún usuario esta no es observable desde el centro de despacho de la energía sí es que no es de una capacidad importante.

 

De este hecho parte el decir que en la actualidad la red de distribución eléctrica, no cuenta con ese sistema nervioso que permita a la red entera, ser observable desde algún punto del sistema, para que este pueda ser mayormente controlable, en caso de disturbios. Los cuales son propios de un sistema dinámico que nunca descansa y que nunca está en un estado que pueda considerarse permanente o estacionario en todo caso.

 

Desde ésta perspectiva y con advenimiento de tecnologías de aprovechamiento energético del tipo renovable, tanto eólica, como solar fotovoltaica en sus versiones de macro generación, como de micro generación, es necesario que los dispositivos que permiten la interconexión de estas tecnologías de generación con la red eléctrica, puedan en todo caso adaptarse a las necesidades de la red y no solo eso, sino que puedan también comunicarse entre sí y además comunicarse con los operadores de la red de distribución que en todo caso, aún no existen como tal.

 

En la actualidad la conexión de fuentes renovables, de baja y media tensión, se lleva a cabo bajo el esquema llamado “conectar y olvidarse”. Deberá por tanto pensarse en ese nuevo “sistema nervioso” que permita conectar a los sensores y portar las mediciones y estimaciones de los parámetros pertinentes, para que a su vez, lleve estos parámetros hacia los microcontroladores de los inversores, convertidores que transforman la energía generada por las tecnologías renovables en energía utilizable en las redes eléctricas.

 

Para tal situación se prevé que al menos exista una etapa intermedia en ésta transición que lleve a las redes de distribución eléctrica de ser lo que son hoy día, ha ser redes eléctricas inteligentes o smart grids como se les dice en inglés vea figura 3.

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Figura 3. Etapas de transición de la gestión pasiva a la gestión activa en redes eléctricas de distribución.

Y en consonancia con dicha problemática Cisco systems muestra el concepto llamado el “internet de todo”. Previo a dicho concepto es necesario describir la evolución del internet y la forma cómo ha cambiado la forma de vida de la civilización actual. Hasta el punto de que por medio de una red muy similar a la del internet, podremos tener la comunicación de los dispositivos que logren hacer de la red eléctrica que hoy conocemos, una red eléctrica inteligente en un futuro muy cercano (vea figura 4).

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Figura 4. Evolución de la red que conectara a todo.

 

 

 

Category: Ecodiseño y Construcción Verde, Renovables, Eficiencia Energética y Medio Ambiente

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