Smart Metering (Contadores de telegestión)

Galder Vizcaya

Director de Operaciones.
ZIV

Empujados por la necesidad de un uso eficiente de la energía, reducción de niveles de emisión de CO₂ y el uso de energías sostenibles que permita ahorrar en recursos naturales, en los últimos años se ha producido una revolución en los sistemas de distribución y de medida de energía, gas y agua de la mano de los llamados contadores inteligentes. Las redes deben actualizarse y poder integrar la energía proveniente de fuentes no convencionales, así como actualizar y reforzar la gestión de la demanda. Este cambio en las infraestructuras debe apoyarse inevitablemente en un cambio en los sistemas de medida que permitan cambiar los perfiles de consumo de los usuarios y obtener los datos necesarios para conocer el detalle de la demanda.

The need of an efficient usage of the energy, the CO₂ level reduction goals and the aim to use renewable energies is pushing for a change in the last years in the distribution grids and in the water, gas and electricity meter systems. The grids will have to adapt in order to integrate the energy coming from non-conventional sources, such as off-shore wind power, and will have to re-think the existing demand management systems. This infrastructure changes must have to be supported by a renewed metering systems able to promote changes in the users’ consumption patterns as well as to provide the accurate data necessary for analyzing the demand.

Impacto de la telegestión en la contratación

Un contador inteligente es un dispositivo de medida de electricidad, agua o gas que calcula el consumo de forma detallada y es capaz de almacenarlo internamente. De igual manera, cuenta con diferentes características telemáticas que le permiten ofrecer diversas funcionalidades.

Un contador tradicional mide la cantidad de electricidad, agua o gas que se haya consumido en el periodo comprendido entre dos lecturas, que deben realizarse de manera manual. Un contador inteligente, por el contrario, proporciona información detallada del consumo realizado, de cuándo se ha realizado este consumo y qué tarifa le aplica, y permite consultarlo a distancia, tanto por el organismo responsable de facturarlo como por el propio consumidor.

Precisamente, una de las fortalezas de los contadores inteligentes es la habilitación de la tele-gestión. Este tipo de dispositivos habilita un canal de comunicaciones bidireccional entre el contador y los diferentes elementos conectados con el mismo. En concreto, los beneficios más inmediatos que conlleva la implantación de estos sistemas son:

• Facilitar al usuario la obtención de información detallada y precisa sobre las características de su consumo, que le permita comprender las variables que afectan al mismo y actuar sobre estas en su propio beneficio.
• Mejorar la Atención al Cliente por parte de las empresas comercializadoras, lo que incluye la facturación automática basada en datos reales de consumo, y no en estimaciones sobre el mismo.
• Facilitará la aportación de la energía generada por los propios usuarios a la red, convirtiendo así al consumidor en productor de energía.
• Los contadores inteligentes, apoyados en las nuevas tecnologías, permiten almacenar grandes cantidades de datos y ser consultadas remotamente, así como ser reconfiguradas y programadas de forma remota. Esto quiere decir, que para realizar un cambio de tarifa, ya no es necesaria una visita que modifique de forma física un contador, sino que puede realizarse de forma remota.
• El contador inteligente también provee de una interfaz entre los diferentes aparatos electrónicos de un hogar y el usuario de estos, de manera que pueda gestionar correctamente el consumo eléctrico que tienen. En última instancia se espera que esto derive en unos patrones de consumo responsable por parte de los usuarios.
• Los contadores inteligentes permiten una mejor gestión de la red al operador, ya que le permite tener información efectiva y fiable de la demanda, de los consumos reales en los puntos finales de la misma, así como identificar más rápidamente cortes o fugas en la red, con lo que se acortan los periodos de solución de estos problemas.

Una facturación más exacta y detallada a los usuarios, permite que estos puedan analizar sus datos en un periodo, analizar sus tendencias de consumo y entender cómo usan la energía, de manera que pueden modificar estas tendencias hacia un consumo más responsable. De igual manera, permite que la comercializadora oriente de manera correcta los consejos de consumo a sus clientes.
Con la posibilidad de realizar consultas online sobre los datos de su consumo, los clientes pueden tomar medidas de ahorro energético (y económico).

Es más, las medidas realizadas por los contadores se pueden enviar a dispositivos visuales dentro del hogar o a aplicaciones software del consumidor, que puede así comprobar el efecto de poner en marcha algún dispositivo, apagar un dispositivo en stand-by, etc. También, utilizando la misma tecnología, el consumidor puede establecer alarmas cuando ciertos umbrales de consumo preestablecido se hayan superado.

Desde el punto de vista de la comercializadora, los beneficios son varios:

• Puede aplicar diferentes tarifas horarias que reflejen el coste exacto de la energía que se está utilizando, u ofrecer bonificaciones a aquellos usuarios que consuman fuera de los picos de demanda. Si los precios suben en momento de pico de demanda, los contadores tienen la posibilidad de avisar a los usuarios de que se encuentran en tales periodos.
• Los usuarios también podrán reaccionar más rápidamente al cambio de precios, ya que el cambio de tarifa o de contrato resultará mucho más sencillo.
• Las compañías eléctricas venderán servicios de eficiencia energética, no sólo energía.
• Se simplificará el proceso de facturación de las compañías, ya que este se hará en función de consumos reales y no de estimaciones y ajustes posteriores.
• El usuario no será sólo consumidor de energía, sino también productor, a través de elementos de micro generación, y podrá aportar energía a la red a través de los nuevos contadores inteligentes, que enviarán esta información de manera instantánea.

En resumen:

• Proceso de facturación más rápido, sencillo y detallado, con datos reales de consumo.
• Simplificación del proceso de cambio de comercialización y contratación, ya que todo el proceso puede realizarse de manera remota y automática.
• Una mejor gestión de los contadores, ya que su configuración puede ser modificada a distancia, pudiéndose incluso desconectarlo a distancia.
• Una mejor y más sofisticada detección del fraude.
• Una mejor gestión de la red, con datos sobre la demanda exacta.

Interoperabilidad

El concepto de interoperabilidad lleva implícito que los sistemas de redes inteligentes y contadores tele gestionados deben ser abiertos, de manera que componentes fabricados por diferentes agentes deben ser compatibles y se garantiza la independencia de suministradores específicos. El objetivo es garantizar una competencia que sea el caldo de cultivo para las mejores soluciones a los nuevos sistemas de redes inteligentes.

CENELEC es el organismo europeo para la estandarización electrotécnica, que genera normas de adhesión voluntaria para garantizar la apertura de los mercados al comercio, la apertura de nuevos mercados, y reducir las barreras que se derivarían por tener que cumplir diferentes reglas en diferentes países. El CENELEC fomenta la innovación y la competitividad haciendo que la tecnología esté disponible a toda la industria mediante la creación de estándares de adhesión voluntaria, como ya se ha indicado. Estos estándares se crean con el objetivo de favorecer el desarrollo tecnológico, asegurar la interoperabilidad y garantizar la seguridad y salud de los consumidores y proteger el medio ambiente.

En Marzo de 2009, la Comisión Europea emitió un mandato en el que se requería la estandarización de las funcionalidades y las comunicaciones entre contadores inteligentes, para asegurar la interoperabilidad entre tecnologías en el mercado europeo. Las agencias europeas de estandarización, entre las que se encuentra el CENELEC, fueron encargadas de generar unos estándares para los contadores inteligentes que se basen en una arquitectura tanto de software como de hardware que soporte la comunicación bidireccional y permita sistemas avanzados de gestión, control e información. En diciembre de 2011 se generó el informe CEN-CLC-ETSI TR 50572:2011 “Functional reference architecture for communications in smart metering systems”.

Entre las tecnologías utilizadas para la transmisión de los datos provenientes de los contadores inteligentes, una de las tecnologías preponderantes, especialmente en Europa, es el PLC, Power Line Communication. Esta tecnología utiliza las redes de baja y media tensión como un sistema de comunicaciones de banda ancha y banda baja en el segmento de una red inteligente entre los contadores y los concentradores ubicados normalmente en los centros de transformación. El concepto es el de aprovechar un medio existente, como son las redes eléctricas, como medio de comunicación.

Para la transmisión de datos dentro de la red eléctrica, se utilizan fundamentalmente dos tipos de modulación: BKPS y OFDM.

• BPSK: Una modulación digital de la onda transportadora, que consiste en que transmite con un desplazamiento de fase de 180º.
• OFDM: Orthogonal Frecuency Division Multiplexing.Consiste en la transmisión simultánea en n bandas de frecuencia. Los datos son divididos en paquetes más pequeños que se envían en señales a diferentes frecuencias y que son ortogonales entre sí, y que se modulan posteriormente bien en fase o en amplitud.

Como hemos indicado anteriormente, uno de los requerimientos principales para evitar la creación de barreras comerciales y para fomentar la innovación y la creación de nuevos mercados, es la interoperabilidad. Para que esta sea efectiva, es necesaria la creación de estándares en todos los ámbitos relativos a las redes inteligentes, y especialmente en el de las comunicaciones. CENELEC ha definido varias bandas de comunicación, A, B, C, D para el uso de PLC en Europa. La banda A (3 kHz-95 kHz) es la utilizada por las compañías de energías o Utilities. Esta banda de frecuencias sólo se debe utilizar para aplicaciones de monitorización o control de la red de baja tensión, lo que incluye el uso de la energía utilizada por equipamientos e instalaciones. La banda B (95 kHz-125 kHz) puede ser utilizada para todo tipo de aplicaciones, la banda C (125 kHz-140 kHz) por sistemas de redes de uso en el hogar, y la banda D (140 kHz-148,5 kHz) está reservada para sistemas de alarma y seguridad.

En España, Iberdrola promovió la creación de la Alianza PRIME, a la que más tarde se adhirieron otras compañías como Gas Natural Fenosa, Hidro Cantábrico, EDP, ASEME, etc. Se trata de un protocolo abierto de comunicaciones para redes inteligentes que utiliza la banda entre los 45 kHz y los 90 kHz que es la que se ha analizado como la óptima y asegura la interoperabilidad. En concreto, la frecuencia de la primera onda transportadora es de  41 992,1875 Hz, y la de la última 88 867,1875 Hz.

En EEUU y Canadá, la banda definida para el uso de PLC se ubica entre los 10 kHz y los 490 kHz, mientras que para Asia, está entre los 10 kHz y los 450 kHz.

Sistema seguro y confidencial

Como se indica en el informe CENELEC de 2011, CEN-CLC-ETSI TR 50572:2011 “Functional reference architecture for communications in smart metering systems”, la protección de la privacidad y datos debe ser un imperativo para que se produzca una aceptación pública por parte de los consumidores de la tecnología de contadores inteligentes. Mientras que los contadores tradicionales eran menos susceptibles de sufrir ataques de seguridad lógica, se ha de prestar especial atención a vulnerabilidad que presentan los nuevos sistemas. Es por eso, que este punto debe suponer un requisito indispensable en los diseños de los nuevos sistemas desde el primer momento.

Todavía no existe un estándar al uso sobre los requerimientos de seguridad que deben tener los equipos, más allá de una necesidad de que exista una clave de autenticación que pueda ser actualizara de forma remota.

Esto es en lo que se refiere a la seguridad lógica de los contadores y sus datos. En cuanto a la protección física de los contadores, estos se encuentran protegidos por alarmas antifraude que avisan de un intento de alteración del contador y pueden ser revisadas a distancia, siendo requisito imprescindible por parte de las distribuidoras a los fabricantes de contadores.

Además de esto, debido a las bajas frecuencias a las que se opera en el PLC, en la banda de los kHz, la potencia emitida es muy baja (rango de mW) en comparación con las emisiones de antenas convencionales, y no altera la señal del resto de equipos que pueda haber en la red del hogar.

Adecuar precio de la energía consumida al precio real de la energía

El precio real de la energía se subasta cada día en el mercado intradiario. Los generadores ofertan la electricidad que van a producir al día siguiente, y las empresas compran esa electricidad. Cada día, el Operador del Mercado Eléctrico (OMEL) opera la subasta para las 24 horas del día siguiente, entrando en primer lugar aquellas energías más baratas, seguidas de los distintos sistemas de producción hasta que se cubre la demanda proyectada. Por otra parte, los consumidores lanzan ofertas al mismo mercado, ofreciendo un precio por la energía que van a producir. Los productores y consumidores pueden hacer estas ofertas divididas en 25 tramos en cada hora y el resto de producción en tramos crecientes.

Fuente: OMIE

La variación del mismo puede ser superior al 100%, pudiendo pasar de 30 €/MWh a los 67 €/MWh.

Uno de los efectos que se espera de la introducción de contadores inteligentes y del pleno establecimiento de una red inteligente, es que los clientes puedan analizar su consumo y adecuarlo a sus necesidades en su propio beneficio.

Por un lado, la capacidad de almacenaje de datos de los contadores inteligentes y el detalle de los mismos, permitirá a los usuarios conocer en qué consumen energía y cómo lo hacen.

Por otro lado, uno de los efectos esperados es la creación de nuevas tarifas con más tramos horarios adaptados a los precios de la energía, que primen el consumo en las horas valle y llano, de manera que se puedan gestionar mejor los picos de la demanda.