4 Ciudades y comunidades inteligentes
4.3 Medición inteligente y sistemas de energía inteligentes

La medición inteligente se refiere a la medición basada en medidores inteligentes. El término medidor inteligente a menudo se refiere a un medidor de electricidad, pero también puede significar un dispositivo que mide el consumo de gas natural o agua. Los sistemas de medición inteligentes se introdujeron en 2009 para simplificar el proceso de facturación y para garantizar que las lecturas estén actualizadas y sean precisas.

Los medidores inteligentes difieren de los medidores no inteligentes principalmente en los siguientes puntos:

- a excepción del consumo total, también proporciona la información cuando se consume la energía. De esta manera, la facturación puede basarse en el consumo casi en tiempo real en lugar de en estimaciones basadas en el consumo anterior o previsto, y los proveedores de servicios públicos y sus clientes pueden controlar mejor el uso y la producción de energía eléctrica, el uso de gas y el consumo de agua.
- proporcionar notificaciones de cortes de energía, monitoreo de la calidad de la energía, notificaciones relacionadas con la seguridad (por ejemplo, manipulación con el dispositivo), etc.
- permite la comunicación bidireccional para actualizaciones de software, actualizaciones de calendario de tarifas, encendido / apagado, sincronización de hora, etc.

El primer punto anterior también satisface los dispositivos para la lectura automatizada de medidores Automated Meter Reading (AMR) o registradores de datos. Pero ofrecen las características mencionadas en otros puntos y proporcionan un valor agregado significativo con respecto a dispositivos más simples. Los sistemas que utilizan medidores inteligentes se conocen como Infraestructura de medición avanzada Advanced Metering Infrastructure (AMI). Los medidores inteligentes se comunican principalmente con la empresa distribuidora de forma inalámbrica mediante el protocolo DLMS / COSEM (estándar IEC 62056). COSEM significa Companion Specification for Energy Metering (Especificación Acompañante para Medición de Energía) y DLMS significa Device Language Message Specification (Especificación de Mensajes en el Idioma del Dispositivo). El protocolo DLMS / COSEM no es específico para la medición de la electricidad, también se utiliza para la medición de gas, agua y calor. Todos los datos transferidos están identificados por los códigos OBIS (OBject Identification System, sistema de identificación de objetos). Otra opción de comunicación utilizada con frecuencia es el uso de PLC (Power Line Communication, comunicación por línea eléctrica) y Data Concentrators, concentración de datos (DC).

Aunque la medición inteligente ofrece muchos beneficios tecnológicos, existen más preocupaciones que disminuyen su aceptación:

- problemas de salud: surgen de la emisión de radiofrecuencia emitida por medidores inteligentes inalámbricos: la contaminación electromagnética sería menor sin ellos.
- preocupación por la seguridad: en los últimos años se informaron muchos problemas relacionados con los medidores inteligentes que causan incendios.
- privacidad: los medidores envían información detallada sobre el consumo al proveedor. De estos proveedores de datos se puede obtener una gran cantidad de información confidencial con alta precisión (ya que el dispositivo electrónico está funcionando actualmente, alguien está en el hogar, etc.), por lo que existe un cierto riesgo cuando los datos se roban o se usan de manera inadecuada.
- falta de ahorro final: algunos casos piloto demostraron que cuando los proveedores ofrecen a los usuarios la reducción de precios cuando no consumen la electricidad en el pico, solo algunos de ellos la utilizaron. La gente apenas verifica sus datos de energía ya que el proceso es difícil para ellos.

Hoy en día, los sistemas de medición inteligente se introducen en todo el mundo, cuando se diseñan cuidadosamente, proporcionan beneficios indiscutibles a todas las entidades participantes.

Los medidores inteligentes también juegan un papel importante en las redes inteligentes. Una red inteligente es una red eléctrica que incluye una variedad de medidas operativas y de energía automatizadas para el monitoreo y control de energía relacionados con la producción y distribución de electricidad. La red inteligente se caracteriza por lo siguiente [25]:

- autocuración,
- amigable con el consumidor,
- resistente a los ataques físicos y cibernéticos,
- utilización de activos optimizada,
- respetuoso del medio ambiente,
- el uso de comunicaciones bidireccionales robustas, sensores avanzados y tecnología de computación distribuida,
- mejora de la eficiencia, la fiabilidad y la seguridad de la entrega de energía y el uso.

Uno de los estándares para Smart Grids es el protocolo de red inteligente abierta, Open Smart Grid Protocol (OSGP), que es una familia de especificaciones publicadas por ETSI para la entrega confiable y eficiente de información de comando y control para medidores inteligentes y otros dispositivos de redes inteligentes. Otro estándar es OpenADR, un estándar de comunicaciones de red inteligente de código abierto utilizado para aplicaciones de respuesta a la demanda. Por lo general, se usa para enviar información y señales que hacen que los dispositivos que usan energía eléctrica se apaguen durante los períodos de mayor demanda.

En el concepto de red inteligente, las microrredes juegan un papel importante. Una microrred es un grupo localizado de fuentes de electricidad y cargas que normalmente funcionan conectadas y en sincronía con la red de área amplia tradicional (macrogrid), pero también pueden desconectarse al "modo isla" y funcionar de manera autónoma. Una microrred puede integrar de manera efectiva varias fuentes, especialmente las fuentes de energía renovable Renewable Energy Sources (RES), y puede suministrar energía de emergencia, cambiando entre los modos de isla y conectados. Mientras que las redes inteligentes tienen lugar a un nivel de utilidad más grande, como las grandes líneas de transmisión y distribución, las microrredes son de menor escala y pueden operar independientemente de la red eléctrica más grande. Aún más [26], las microrredes ofrecen una ruta alternativa para el desarrollo de redes inteligentes. Comprenden casi todos los componentes de una red más grande, pero son mucho más pequeños y generalmente son de propiedad y operación local. Con las microrredes, es significativamente menos difícil y costoso implementar tecnologías inteligentes, por lo que podrían convertirse en las incubadoras y en un medio para transformar la red eléctrica actual en un sistema que satisfaga las demandas, la eficiencia y la confiabilidad eléctrica del futuro.

En los últimos años, los términos "Energía inteligente" y "Sistemas de energía inteligente" se han utilizado para expresar un enfoque que llega más allá del término "red inteligente". Cuando las redes inteligentes se centran principalmente en el sector eléctrico, los sistemas de energía inteligente tienen una visión integral de más sectores (electricidad, calefacción, refrigeración, industria, edificios y transporte) que permiten la identificación de soluciones de energía renovable y sostenible. Los conceptos de Smart Energy System muestran cómo beneficiarse de la integración de todos los sectores e infraestructuras [27]. Básicamente, se construyen en torno a tres infraestructuras de red básicas:

- Redes eléctricas inteligentes: conecta las demandas eléctricas flexibles (bombas de calor, vehículos eléctricos, ...) a los recursos renovables (energía eólica y solar, ...),
- Redes térmicas inteligentes (calefacción y refrigeración): conecta la electricidad y la calefacción para permitir la utilización del almacenamiento térmico,
- Redes de gas inteligentes: conecta los sectores de electricidad, calefacción y transporte para permitir la utilización de almacenes de gas y combustible líquido.