El presente artículo analiza la relación entre el potencial de implementación
de redes inteligentes y el ciclo de energía en las ciudades, ciclo que compren-
de la extracción, producción, distribución y consumo nal de la energía como
garante de desarrollo. Este interés se desprende de la constatación de que uno
de los principales retos de las ciudades es paliar la escasez energética mediante
tecnologías ecientes, capaces de reducir las emisiones de CO2. En relación a
este requerimiento, el estudio se propone demostrar, en base a experiencias
internacionales, que la manera inteligente de aplicar la tecnología en nuestras
ciudades como respuesta al consumo energético es la adopción de tecnologías
apropiadas y compatibles con cada realidad especíca.
Palabras clave: Redes inteligentes; Balance cero; Ciclo de consumo energético.
This article analyzes the relationship between the potential of smart grid
implementation and the energy cycle in cities. A cycle that includes the extraction,
production, distribution and nal consumption of energy as a guarantor of
PAIDEIA XXI
Vol. 6, Nº 7, Lima, enero 2018, pp. 207-217
Resumen
Abstract
LAS REDES DE DISTRIBUCIÓN INTELIGENTES
Y EL BALANCE CARBONO NEUTRO COMO
RETO PARA OPTIMIZAR EL CICLO DE
CONSUMO ENERGÉTICO DE LAS CIUDADES
SMART DISTRIBUTION GRIDS AND NEUTRAL
CARBON BALANCE AS A CHALLENGE TO
OPTIMIZE ENERGY CYCLE IN CITIES
Diana C. Valle Riestra Quevedo
Diana C. Valle Riestra Quevedo
208
PAIDEIA XXI
1. INTRODUCCIÓN
Uno de los principales retos de la
vida en las ciudades es cómo aplicar
soluciones inteligentes en el manejo
de la infraestructura y equipamiento
en que nos movemos, si como socie-
dad no alcanzamos aún el predomi-
nio de la racionalidad. Reejo de esto
son nuestras ciudades, convertidas en
grandes núcleos de supuesto desarro-
llo, pero sin una imagen objetiva hacia
la cual direccionar esfuerzos.
La idea de desarrollo, modernidad y
tecnología, como supuesto garante so-
cial de bienestar, se combinan en una
idea confusa, cuyos principales efec-
tos son la obsolescencia e ineciencia
de cuanto nos provee la ciudad y el
ujo de energía que lo soporta. Como
ecosistema tenemos una capacidad
soporte nita de recursos para garan-
tizar nuestra continuidad; sin embar-
go, hoy, al modelar nuestras ciudades,
estamos perdiendo ese rasgo innato de
entendimiento y respuesta al medio,
dando margen a que la tecnología y
su supuesta inteligencia, se posicione
como única y necesaria respuesta.
Pero olvidamos algo, el discurso
de la inteligencia tecnológica se fun-
damenta en lograr más con menos:
menos consumo para mayor calidad
de vida; pero esto se contrapone con
el ujo de energía que requiere para
su implantación. En el 2015, la huella
generada por las TICs en la UE repre-
sentaba el 10% de consumo eléctrico
de una ciudad y el 4% de emisiones de
CO2. Frente a esta situación, se quiere
identicar estos ámbitos de falla con
las infraestructuras y principales ejes
de intervención, a n de proyectar una
línea de pensamiento y estrategias de
acción.
No es nuestro objetivo sustentar
que debemos despojarnos de la tecno-
logía, pues es fundamental en nuestro
metabolismo urbano, sino orientarnos
hacia un balance neutro de carbono,
donde el consumo que requiere y lo
que genere, sea considerado CO2 se-
cuestrado, comparado con lo genera-
do sin ella. El n es la sostenibilidad
desde el punto energético, funcional y
social de las infraestructuras de nues-
tras ciudades.
2. USO INTELIGENTE DE LAS TEC-
NOLOGÍAS
Una de las aplicaciones más inte-
resantes de la tecnología, ambiciosa y
a la vez polémica por integrar postu-
ras contrarias, es la de la tecnología
aplicada a escala ciudad para la gene-
development. This interest stems from the acknowledgment that one of the main
challenges for cities is to reduce the effect of energy shortages through efcient
technologies capable of reducing CO2 emissions. With regard to this requirement,
the study aims to demonstrate, based on international experiences, that the
smart way to apply technology in our cities in response to energy consumption
is the adoption of appropriate technologies compatible with each specic reality.
Key words: Intelligent networks; Zero balance; Energy consumption cycle.
Las redes de distribución inteligentes y el balance carbono neutro como reto para ...
209
PAIDEIA XXI
ración de Smart grids, o redes inteli-
gentes, popularizada bajo la denomi-
nación de Smart City o Ciudad Inteli-
gente. Bajo este concepto, se plantea
a la tecnología como necesaria y única
respuesta posible ante las falencias en
cuanto a diseño e imagen de lo que se
busca como “calidad de vida” en las
ciudades, desencadenando un cons-
tante y creciente ujo de consumo de
energía, pareciendo olvidar que la tie-
rra posee límites biofísicos de los cua-
les dependemos.
Las tecnologías, en cualquier caso,
deben usarse de manera inteligente, lo
cual no signica dotar de más disposi-
tivos, sino, por el contrario, hacer un
uso racional de los mismos para lograr
un equilibrio, evaluando qué tecnolo-
gías son las más óptimas para cada
realidad y, en la medida de los posi-
ble, generando soluciones híbridas de
tipos de energías empleadas y de sis-
temas pasivos y activos.
2.1. El Rol de la Energía y los retos
frente a su ciclo en las ciudades
La globalización ha sido un catali-
zador del desarrollo económico de las
ciudades, generando que grandes ma-
sas poblacionales enrumben en busca
de un modelo de vida más avanzado,
lo que redunda en un mayor coste de
energía que lo sostenga; es decir, el
crecimiento económico genera un cre-
cimiento correlativo de la demanda,
uno de cuyos pilares es la energía. La
Agencia Internacional de Energía es-
tima un incremento de 53% para el
2030, siendo responsables del 70%
de dicho incremento India y China. El
uso de electricidad es una de las ma-
yores fuentes indirectas de generación
de CO2, por lo que representa un sec-
tor estratégico de acción. (IPCC, Panel
de Expertos Cambio Climático, 2013).
Por tanto, considerando la energía
como eje fundamental y a la vez crí-
tico del desarrollo, se debe prever su
planicación y vinculación al territo-
rio buscando la eciencia y el ahorro
como tarea común. Es aquí donde las
tecnologías inteligentes tienen un pa-
pel relevante desde una triple perspec-
tiva, que involucra:
• Uso eciente e inteligente de los
recursos
• Desarrollo de tecnologías que ayu-
dan a reducir el consumo
• Colaboración con el sector energé-
tico para mejorar la eciencia de
sus procesos
Es importante gestionar de manera
eciente todas las fases del ciclo ener-
gético. Para ello, la clave es analizar
los DATOS, datos que en tiempo real
nos den las métricas que permitan
una detección temprana de las fallas,
costos más reales de la energía y re-
ducción de costes de mantenimiento.
Grandes empresas, como IBM,
contemplan desde 1970 políticas de
reducción de impactos de sus proce-
sos en el medio ambiente, siendo lo
más reciente su vinculación directa
con la optimización de sus procesos y
la generación de sus productos para
la eciencia y ahorro de energía. IBM
es la primera empresa en alcanzar la
ISO 14.001, por su Centro de Inves-
tigación de Ahorro Energético. Dentro
Diana C. Valle Riestra Quevedo
210
PAIDEIA XXI
de las acciones tomadas bajo la po-
lítica de empresa está la compra de
96,000 MW/h en Certicados de ener-
gías Renovables para el 2006; así mis-
mo, la generación de 13,700 MW/h de
en
ergía limpia a través de turbinas
de viento, paneles solares fotovoltai-
cos y Biomasa. Estos números aún
quedan cortos si lo comparamos con
las métricas europeas, siendo re-
saltantes el caso del Reino Unido y
sus 105,000 MW/h y Alemania con
sus 11,800 MW/h, equivalentes a
56,000 Tn CO
2
eq.
Para ello, además de implementar
soluciones en cuanto a sus procesos,
genera dinámicas laborales como la
concepción de E-Place, planteamien-
to relacionado con el espacio laboral,
donde más de 100,000 trabajadores
de IBM, desarrollan sus labores par-
cial o totalmente a distancia desde
sus domicilios. Este porcentaje de
trabajadores representa un ahorro
de combustible estimado en un equi-
valente de 50,000 TN CO
2.
Para ello,
también es necesario un cambio de
concepción espacial, siendo un buen
ejemplo de esto el centro de sus o-
cinas Nor Este, Zurich. Este, logra
ahorros entre el 25 y el 50% corres-
pondientes a electricidad, al dotar a
sus espacios de exibilidad y adap-
tabilidad a distintitas funciones, es-
pacios libres, conectados y rotativos,
pues no se asigna un espacio jo a
ningún trabajador. Un buen porcen-
taje de ellos permanecen en las mis-
mas por periodos determinados; ade-
más, remplazan unidades jas por
computadores portátiles, reduciendo
un consumo por ordenador de 200W
a 25W. El edicio está provisto tam-
bién de sistemas de climatización
optimizados, sistemas de placas fo-
tovoltaicas generadoras de 40,000
Kw/h y posee una envolvente con vi-
drio y sistemas automatizados de pa-
rasoles regulables, de acuerdo a las
condiciones interiores y exteriores.
De igual manera, es importante
considerar las grandes procesadoras
de datos, conocidas también con las
siglas CPDs. En un contexto como el
actual, donde se procesan datos las
24 horas los 365 días del año, estos
puntos neurálgicos deben ser opti-
mizados para permitir la reducción
del consumo que representan, entre
25 % y 40% de ahorro, porcentaje
referido a su consumo eléctrico y su
consumo por demanda de refrigera-
ción. (Duart Belloque, 2007).
Como ejemplo de acciones con-
cretas sobre estos centros de proce-
samiento, IBM plantea dos ejes im-
portantes:
•
Virtualización
•
Soluciones tecnológicas especi-
cas
Estas dos acciones, referidas al
trabajo a distancia y a la concentra-
ción de los servicios, representan un
desarrollo más racional de la topo-
logía de las redes, pues en lugar de
tener distribuidos muchos puntos de
procesamiento, todo lo concentran
en un punto de gran capacidad de
recepción, almacenamiento y proce-
samiento de datos. Un claro ejemplo
de esto es que un servidor de IBM de
última generación equivale a la capa-
Las redes de distribución inteligentes y el balance carbono neutro como reto para ...
211
PAIDEIA XXI
cidad de 150 racks de Intel; lo cual,
traducido a cifras, representa un
ahorro de 4,200 MW/h., logrado al
reducir gastos de consumo eléctrico
directos y demanda de refrigeración
en varios puntos, concentrado solo
en un espacio diseñado para esas
necesidades, desde sus necesidades
de refrigeración hasta la disposición
de servidores, con el n de optimi-
zar su funcionamiento y extender su
tiempo de vida.
Por tanto, ante estas cifras y la
conrmación del rol importante de
la tecnología en nuestro desarrollo
como sociedad, es evidente la nece-
sidad de encarar los retos de este
sector, siendo los principales la re-
ducción del gasto energético y el in-
cremento de la eciencia energética,
para generar no solo disminución de
la demanda, sino también la mejor
calidad de distribución y oportuni-
dad de extender su alcance.
Una primera conclusión a la que
podemos llegar es que para poder
planicar y gestionar la eciencia
energética y su principal objetivo
vinculado el ahorro de la misma, es
esencial fundamentar este ordena-
miento mediante los datos; de tal
manera que podemos armar que
requerimos la relación directa del in-
cremento de la velocidad para proce-
samiento, almacenamiento y análisis
de los datos a n de lograr un avance
paralelo en la reducción del consu-
mo de energía.
2.2. Redes Inteligentes de distri-
bución de energía
Por lo antes analizado, se des-
prende que es fundamental la in-
tervención de la tecnología, las IUN
Intelligent Utilities Networks –un con-
cepto a considerar–, haciendo refe-
rencia a las redes inteligentes desde
la perspectiva de las telecomunica-
ciones como oportunidad y soporte
para la eciencia y generación de
una Red de distribución inteligente
de energía. Una red más inteligente
que aprovecha la tecnología, al ser
una red con capacidad para CONEC-
TARSE. (Ortega, E. I., Cazco, D. A.,
Luna, V. O., & Ortega, J. I. 2013)
Esta conexión es el eje clave para
lograr:
a)
Recolección automatizada de los
datos.
b)
Almacenamiento de grandes volú-
menes de Data.
c)
Herramientas de procesamiento y
análisis.
Esto permitirá, en primer lugar,
el uso óptimo de los activos con los
que se cuenta en la red, y es una
oportunidad para ampliar la misma
a base de energías más limpias y de
generación local, que se conviertan
no en energía residual para la red
pues es necesario salir de esa óptica
mediante la incorporación de fuen-
tes de energía renovables en la red, a
través de puntos de desarrollo local,
que tiene como real pot
encial reali-
zar cambios en la matriz energética de
una ciudad y estabilizar con ella las
Diana C. Valle Riestra Quevedo
212
PAIDEIA XXI
Para ello, como podemos apreciar
en el gráco de referencia (Gráco N°
01), vemos que la clave de esta red es
poder conectar equipos, sistemas de
control, aplicaciones y sistemas de
generación distribuida de energía a la
red convencional.
Un papel clave para lograr la apli-
cabilidad de esto lo representan los
Sistemas de Automatización de me-
dición de consumo AMM. Estos sis-
temas permiten que cada punto se
convierta en parte sustancial de la
Red Inteligente. En un contexto como
el de América Latina, donde la mayo-
ría de la data con respecto a consumo
eléctrico sigue dándose aún no de ma-
nera digital sino analógica, el reto es
implementar estas tecnologías, siendo
las principales ventajas de los medi-
dores de consumo automatizados los
siguientes:
• Monitoreo continuo de consumo
de energía, por ejemplo, cada 15
minutos. Esto permite que los cos-
tos de facturación sean más reales
y da la oportunidad al consumidor
de ser más consiente y regular sus
llamados periodos pico de consu-
mo.
• Reducción de costos operativos
de la red, lo cual libera recursos
para poder optar por otras solu-
ciones, como incorporación más
activa de fuentes de energía reno-
vables.
caídas de voltaje que generan pérdidas valiosas de información y de horas de
producción y servicio en las ciudades.
Gráco No 1.
FUENTE: Ortega, E. I., Cazco, D. A., Luna, V. O., & Ortega, J. I. (2013).
Comunicaciones celulares para medición inteligente de energía eléctrica en sistemas de
distribución. Ingenius, (10), 21-33.
Controlador
de Demanda
Empresa
Distribuidora
No interrumpibles Interrumpibles
Home Area Network
(HAN)
Controlables
No
Controlables
Smart Meter
Las redes de distribución inteligentes y el balance carbono neutro como reto para ...
213
PAIDEIA XXI
• Información sobre consumo, el
usuario deja de ser solo una fuente
de Data para el sistema y se con-
vierte en un actor bidireccional ca-
pas de modelar su consumo.
Para que esto se desarrolle y se lo-
gren los benecios antes descritos, es
necesario un marco Normativo y su
respectivo Reglamento para su aplica-
bilidad, tal como, por ejemplo, ocurre
en Ecuador, con el programa REDIE,
Programa de Redes Inteligentes Ecua-
dor. Este programa está enmarcado
dentro de una serie de políticas de
preocupación medio ambiental, sien-
do las principales: Plan Nacional del
Buen Vivir del 2009 y las acciones del
MEER, Ministerio de electricidad y
Energías Renovables.
El gobierno ecuatoriano es cons-
ciente que este cambio producirá
grandes resultados, pero debe darse
de manera gradual, considerando el
grado de madurez de las tecnologías y
las necesidades especícas de su rea-
lidad. En nuestro país, por ejemplo, el
Ministerio de Energía y Minas (MEN),
a través de su Dirección de Eciencia
Energética, ha avanzado en cuanto a
la reglamentación de Etiquetado ener-
gético de 09 artefactos de uso masivo,
como el aire acondicionado y calderos.
Sin embargo, aún no cuenta con un
marco regulatorio aprobado para la
generación distribuida a nivel nacio-
nal, aunque ya cuenta con un pro-
yecto para la implementación desde el
2017 de seis (06) millones de medido-
res inteligentes a los largo del país. A
pesar de que este proyecto no está aún
aprobado, existen 05 empresas a nivel
nacional que ya trabajan en la imple-
mentación de medidores inteligentes
en edicaciones, que pretenden incor-
porarlo en su proyecto, para su futura
incorporación a la red. (MEN, 2016)
Una variable poco analizada es la
social, la cual libera a la tecnología de
los rasgos de desconanza de conver-
tirla en un simple juego de monopolios
privados en contextos poco desarrolla-
dos. En muchos países como el nues-
tro, desde la implantación de modelos
económicos Neo Liberales, donde la
energía es vista como un comercio y
no es regulada su privatización, se ha
producido el debilitamiento del con-
trol público y social, sobre todo por
limitaciones al acceso a información.
Cuando hablamos de esto, hacemos
referencia a la Economía Social del
Conocimiento (ESC), conocimiento y
apertura al desarrollo del sector cla-
ve para la producción y crecimiento de
las sociedades modernas. Solo a tra-
vés del conocimiento es que la energía
dejará de ser una mercancía y tomará
su real dimensión de PROCOMUN, un
producto para el bienestar y desarrollo
común.
Los principales benecios para
nuestro país derivados de la transfor-
mación de la red eléctrica existente a
una red inteligente, los podemos redu-
cir en tres puntos:
1. Utilizar de manera masiva fuentes
renovables y lograr la diversica-
ción de la matriz energética, obje-
tivo de acorde con el D.L. N°064-
2010 EM.
2. Empoderamiento del consumidor, al
democratizar la producción de ener
gía.
Diana C. Valle Riestra Quevedo
214
PAIDEIA XXI
3. Gestión comunitaria de la Infraes-
tructura.
Finalmente, esto es posible lograr
ya que una red Inteligente es funda-
mentada en la tecnología de Teleco-
municaciones repotenciada de una
ciudad para permitir una BIDIREC-
CIONALIDAD de la red, entre el cliente
y el consumidor, siendo repotenciado
el rol del consumidor y convirtiéndose
en un denominado Proconsumidor. En
esto consiste el transito Bidireccional
de la información para sistematizar
la información y utilizar los recursos
para resultados concretos y óptimos.
Grá co No 2
Elementos de la Red Urbana de Distribución Inteligente
FUENTE: Ortega, E. I., Cazco, D. A., Luna, V. O., & Ortega, J. I. (2013). Comunicaciones
celulares para medición inteligente de energía eléctrica en sistemas de distribución. Ingenius,
(10), 21-33.
2.3 Balance de carbono neutro de
las tecnologías en las ciudades
Finalmente, como cierre de este
artículo,
se quiere estudiar cómo se
planteó en primer lugar la incógnita
sobre el real coste de la aplicación de
estas tecnologías que buscan y pro-
meten la e ciencia, pero que se fun-
damentan también en un consumo
de energía y consecuente generación
de CO
2.
Como informaba la Unión
Europea, las TICS son responsables
del 10% de consumo eléctrico de una
ciudad y de generar el 4% de Emi-
ELEMENTOS DE RED (SMART METERING)
OPERADOR MOVIL VIRTUAL (OMV)
OPERADORD DE MÓVIL DE RED (OMR)
RED PRIVADA
INTERNA (LAN)
RED DE CASA
MESH (HAN)
Empresas
de Distrubución
Eléctrica
GPRS-3G
LTE-4G
Zonas urbanas
EMS
CMS-CH Sistema
Central de
Datos
SMART HOME (HAN)
Las redes de distribución inteligentes y el balance carbono neutro como reto para ...
215
PAIDEIA XXI
siones de CO2 (Díez Vázquez y otros,
2015: 241).
La Agencia Internacional de la
Energía prevé que para el año 2020
habrá 50.000 millones de dispositivos
conectados; solo en el 2013, el consu-
mo de estos dispositivos fue alrededor
de 616 TWh en el mundo, y, de este,
un 80% se produjo en un estado de
latencia. Así que la planicación de
estas redes debe incluir métodos de
minimización de consumo energético
asociado o, caso contrario, considerar
la energía consumida para su soporte
carbono neutral a través del balance
entre lo mitigado con respecto a lo que
se generaría en su ausencia. Es decir,
el consumo sería considerado neutral
al ser menor del que se produciría de
no intervenir en el ciclo de energía con-
creto. La Unión Europea tiene un pro-
yecto interesante al respecto: el LIFE
GREEN TIC, que trata de contrastar
los efectos negativos de las TICs con
acciones pilotos en los ámbitos admi-
nistrativo, educativo y de gobernanza
local, para que el balance de carbono
de uso de las tecnologías sea neutro
en una Ciudad Inteligente. (Informa-
ción recuperada de: http://www.cece.
gva.es/ite/docs/Buenas_Prac_Tic.
pdf. 2015)
Para generar ese balance y lograr
que el carbono sea considerado neu-
tro, una red inteligente integrará la
demanda y logrará la incorporación de
Energías Renovables en la red. (Kem-
per, 2013).
Para ello, son importantes dos
puntos:
• Comprensión del ámbito en las di-
mensiones territoriales y espacia-
les.
• Identicación de quiénes y cómo
se consume la energía en el terri-
torio, enfoque territorial que con-
sidere perspectivas tecnológicas y
socioestructurales.
Esta modelación de los vectores
energéticos se dará en dos modalida-
des: como energía integrada a la red
existente, o como redes locales de
energía autónoma, como es el caso de
las islas Kythnos en Grecia. Algunos
casos de éxito que podemos resaltar,
son: Sistemas de generación distribui-
da a base de pequeñas Hidroeléctricas
en Nepal; energías abiertas de genera-
ción eólica o red de Biodigestores de
América Latina y el Carible. (Dafer-
mos, G., Kotsampopoulos, P., Latou-
s, K., Margaris, I., Washima, F. P.,
Ariza-Montobbio, P., & López, J. 2015)
Se han identicado como nal de
este archivo las claves para lograr el
balance energético de las redes dis-
tribuidas basadas en casos de éxito,
como los mencionados a lo largo del
estudio. Estos son:
a) Democratización de la producción
de energía.
b) Inversión en la alfabetización ener-
gética.
c) Desarrollo conducido de la comu-
nidad y participación del usuario
para su empoderamiento.
d) Código abierto y tecnologías apro-
piadas y apropiables al entorno.
Diana C. Valle Riestra Quevedo
216
PAIDEIA XXI
4.CONCLUSIONES
Este tema, que no solo debe ser
analizado sino estudiado desde distin-
tas ópticas, como contribución para
el incentivo de la creación de nuestro
marco regulatorio nacional para apli-
cación de redes inteligentes. Nuestra
propuesta considera que es importan-
te entender el real aporte de la tec-
nología y no dotarla ni desmerecerla
de lo que es su condición real, o sea,
un medio para lograr reducir nuestro
impacto como metabolismo de ciu-
dad en el medio soporte y garantizar
la continuidad y calidad de vida de la
sociedad, sin limitar con esto su desa-
rrollo; muy por el contrario, usándose
de manera racional para su benecio
y empoderamiento, hasta ahora no
dado como parte importante de la Red
de consumo.
a) La generación de una red es posible
y aplicable a una realidad como la
nuestra, en cuanto este cambio sea
de manera progresiva, contemplan-
do la madurez de las tecnologías
disponibles y potenciando las tele-
comunicaciones como eje soporte
para una generación distribuida.
b) Una red inteligente no es un lujo,
ajeno a nuestro contexto, es una
oportunidad real para lograr opti-
mizar la distribución de la energía
en un país donde esta no llega a
cumplir la demanda. Esto, redu-
ciendo sus costos de operatividad,
los desperfectos de la distribución,
mejorando su calidad, evitando las
caídas de voltaje que impiden la
eciencia de equipos de alto rendi-
miento, y permitiendo la incorpora-
ción de generaciones alternativas
que integren y estabilicen la red o
que amplíen la misma de manera
segura a puntos donde no se acce-
de y, por ende, quedan excluidos
del desarrollo que implica la ener-
gía.
c) Las tecnologías deben ser selec-
cionadas con criterios de susten-
tabilidad, es decir, ser apropiadas
a cada contexto y no forzadas a
modelos ajenos, y ser apropiables,
o sea, tener códigos abiertos que
permitan ser adoptadas por la co-
munidad de manera eciente y, de
esta manera, reducir su margen de
obsolescencia, que desmerece su
rasgo de eciencia.
Las redes de distribución inteligentes y el balance carbono neutro como reto para ...
217
PAIDEIA XXI
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