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SMART GRIDS. La Normalización en las Smart Grids
Monográfico SMART GRIDS SMART GRIDS Monográfico l gran reto de la evolución en las redes eléctricas es la incorporación masiva de las TIC a sus diseños y operaciones, configurándose como redes inteligentes o Smart Grids. Solo así será posible cumplir con el objetivo 20/20/20 (reducir las emisiones de CO2 un 20% con respecto a 1990, disminuir un 20% el consumo energético y que las fuentes de energía sean renovables en un 20%), con una Europa en el camino del futuro sostenible, con una economía que genere pocas emisiones de carbono y consuma menos energía. Entre los muchos aspectos a considerar en la definición y construcción de las Smart Grids, en este monográfico se incluyen dos importantes: u El de la normalización, permitiendo la interoperabilidad demuchas tecnologías, procesos y agentes. En este sentido, la CE decidió en 2011 proponer un mandato, el M490, a sus organismos de normalización CEN, CENELEC y ETSI, para que identificaran y completaran normas que contribuyesen al desarrollo de las Smart Grids. u Elde los contadores inteligentes,quedará lugar a una interacción importante con los usuarios, que seránparte activadel compromiso20/20/20 de Europa con la energía. E 38marzo 2013 119922 119922 marzo 2013 39 Se denominan Smart Grids o Redes Eléctricas Inteligentes a la nueva generación de redes eléctricas capaces de predecir, de responder inteligentemente y de manera efectiva en costes, a las acciones de todos los usuarios conectados a ellas: productores, consumidores y prosumidores (productores y consumidores a la vez), para ofrecer un sistema de energía eléctrica económicamente eficiente y sostenible, de bajas pérdidas y con altos niveles de calidad, disponibilidad en el suministro y seguridad. El desarrollo de las Smart Grids, ver Figura 1, es esencial en la política europea de energía. Para integrar un gran volumen de generación basada en energías renovables, mantener la seguridad y disponibilidad de las redes de energía eléctrica y acometer los necesarios ahorros de energía, se necesitan redes eléctricas modernas y amplia- S das que hagan uso de todas las tecnologías inteligentes disponibles, básicamente empleando las tecnologías de la información y las comunicaciones, TIC. Pero para permitir que la industria europea asuma la inversión necesaria para desarrollar estas nuevas redes eléctricas inteligentes es un requisito previo e imprescindible que se apliquen y desarrollen los estándares o normas apropiadas de manera rápida y eficaz, al menos en el campo de las Smart Grid, los Contadores Inteligentes (Smart Meters) y los interfaces para la carga de los Vehículos Eléctricos. Y de estas normas son de lo que trata este artículo, de qué objetivos pretenden cubrir, de cómo se están identificando las que son aplicables, de cómo se están desarrollando las nuevas y quienes lo están haciendo. EL MANDATO EUROPEO M/490 SOBRE SMART GRIDS La Comisión Europea constituyó el grupo SGTF (Smart Grids Task Force) a finales de 2009, para consensuar la política y regulación en el desarrollo de las Smart Grids en Europa. También emitió recomendaciones clave relativas a su estandarización, privacidad y seguridad. Basado en estos resultados, en Marzo de 2011 emitió un mandato, M/490, a los Organismos Europeos de Normalización (ESO), concretamente a CEN, CENELEC y ETSI, para la normalización de las Smart Grids [1], y lo hizo con posterioridad a los mandatos relativos a la normalización de los Smart Meters (M/441, 2009) y a los Conectores para la carga de vehículos eléctricos (M/468, 2010) pero requiriendo la Figura 1. Smart Grid. Monográfico SMART GRIDS En este primer artículo del monográfico los autores analizan uno de los aspectos fundamentales para la extensión y generalización de las redes inteligentes de energía: el desarrollo de estándares y normas, que servirán de garantía a las futuras inversiones que deberá desplegar la industria europea en los próximos años. El punto de partida es el mandato M490 en el que instaba a los organismos CEN, CENELEC y ETSI a ponerse manos a la obra e identificaran y completaran las normas que permitirán un avance alineado de las tecnologías implicadas en las Smart Grids. Los lectores podrán conocer el punto en el que se encuentra este proceso y los organismos más importantes concernidos en él. La Normalización en las Smart Grids Carmen Martín Marino Jefe de Electrotecnia y TIC. Dirección de Normalización. AENOR Cayetano Lluch Mesquida Vicedecano del COIT coordinación entre ellos. En el Consejo Europeo de febrero de 2012 se requirió que los trabajos para definir la arquitectura de referencia y un conjunto de estándares esenciales para las Smart Grids estuvieran finalizados a fin de año. El objetivo del mandato M/490 es desarrollar o actualizar un conjunto consistente de estándares dentro de un marco común europeo, integrando una variedad de tecnologías de la información y las comunicaciones en la arquitectura de las redes eléctricas, desarrollando procesos y servicios asociados que permitan la interoperabilidad, y facilitando o permitiendo la implementación en Europa de los servicios y funcionalidades definidas por el SGTF con flexibilidad suficiente para acometer futuros desarrollos. Quedan fuera del mandato la automatización de los hogares, electrodomésticos, edificios e industria, si bien sus interfaces con la Smart Grid deben ser considerados dentro del mismo. Los seis servicios de alto nivel que ha definido el SGTF son: u Facilitar la integración en las redes eléctricas de usuarios con nuevos requisitos. u Incrementar la eficiencia en las operaciones diarias. u Asegurar la disponibilidad, el control y la calidad de suministro u Facilitar una mejor planificación de las inversiones futuras. u Mejorar el funcionamiento del mercado y el servicio al consumidor. u Facilitar y promover un mayor y más fuerte involucramiento de los consumidores en el uso y gestión de su energía. En el marco de esta estandarización, se espera que CEN, CENELEC y ETSI faciliten al menos la información siguiente: 1. Una arquitectura de referencia, que represente funcionalmente los flujos de datos de información entre los dominios principales y que integre todas las muchas arquitecturas de sistemas y subsistemas que los componen. 2. Un conjunto consistente de estándares, que soporten el intercambio de información, en forma de protocolos de comunicación y modelos de datos, y la integración de todos los usuarios en la operación del sistema eléctrico. 3. Un proceso y un conjunto de herramientas colaborativas para una estandarización continuada y sostenible que facilite la interacción de todos los agentes, mejore la arquitectura de referencia y el conjunto de estándares, y los adapte a nuevos requisitos. En lo que atañe a los Organismos Europeos de Normalización (ESO), entre junio 2010 y marzo 2011 CEN/CENELEC/ETSI constituyó un JWG “Standards for Smart Grids” con el objetivo de elaborar un informe estratégico sobe los requisitos de normalización para implementar la visión europea de las Smart Grids, especialmente teniendo en cuenta las iniciativas del SGTF. Por ello, a mediados de 2011 los Organismos Europeos de Normalización respondieron al mandato con un informe inicial sobre la normalización de las Smart Grids [2], identificando para cada uno de los temas específicos: generación, transmisión, contadores, industria, hogar y edificios, aplicaciones de demanda y respuesta; un modelo conceptual, un primer conjunto de los estándares existentes, las carencias y una serie de recomendaciones sobre el trabajo a realizar para cumplir con los objetivos del mandato. Así, dentro de la visión europea de las Smart Grids, los estándares constituyen herramientas ideales para lograr determinados objetivos como: interoperabilidad, modelos de datos armonizados, conjunto consistente de protocolos de intercambio de comunicación y de información, seguridad de suministro mejorada en el contexto de la infraestructura crítica, seguridad, privacidad y protección de datos robusta, y una adecuada seguridad de los nuevos productos y sistemas. Monográfico SMART GRIDS 40marzo 2013 119922 Dentro de la visión europea de las Smart Grids, los estándares constituyen herramientas ideales para lograr determinados objetivos como: interoperabilidad, modelos de datos armonizados, conjunto consistente de protocolos de intercambio de comunicación y de información, seguridad de suministro mejorada en el contexto de la infraestructura crítica, seguridad, privacidad y protección de datos robusta y una adecuada seguridad de los nuevos productos y sistemas.” “ SMART GRIDS Monográfico 119922 marzo 2013 41 Este primer informe proporciona una visión general de las normas existentes, las actividades actuales, los campos de actuación y la cooperación internacional necesaria en este campo. El informe también identifica los pasos a seguir y propone recomendaciones relativas a las prioridades de normalización. Smart Grid Coordination Group SG-CG A partir de este primer Informe, los Organismos Europeos de Normalización constituyeron en septiembre de 2011 el Smart Grid Coordination Group, SG-CG, para coordinar estas actividades de normalización. El SG-CG no elabora normas, ya que estas se desarrollan en los comités y subcomités específicos de cada uno de los Organismos Europeos de Normalización: CEN-CENELEC-ETSI. Los objetivos principales son: u Proponer una estructura de respuesta final al M/490 por parte de los ESOs u Mantener y actualizar el informe elaborado por el JWG u Constituirse como una plataforma de discusión sobre las cuestiones de normalización futuras en el ámbito de la SG u Establecer alianzas con otros grupos que estén trabajando en este ámbito (UIT-T, …) Foro de Coordinación Nacional Smart Grids, FCSG En abril del 2012 AENOR, Asociación Española de Normalización y Certificación, constituyó el Foro de Coordinación Smart Grids, FCSG, con el objeto de seguir los diferentes informes de normalización horizontales en curso a nivel europeo e internacional, además de ser foro de debate y puesta en común de los trabajos y de establecer posiciones nacionales cuando corresponda. NORMALIZACIÓN DE LAS SMART GRIDS Como se ha indicado, el SG-CG es el grupo de seguimiento de los trabajos de normalización que se llevan a cabo en CEN/CENELEC/ETSI, y lo hace en base a cuatro áreas de actividad, correspondientes a cuatro grupos de trabajo: Arquitectura de Referencia, Proceso Sostenible, Primer Conjunto de Estándares y Seguridad. En la Figura 2 se muestran los entregables de estos grupos de trabajo. A continuación se describe brevemente la actividad de coordinación y seguimiento de la normalización en cada una de éstas áreas. Grupo de trabajo sobre Arquitectura de Referencia (WG RA) Su objetivo final es producir un Informe técnico cuyo contenido principal incluye: El Modelo Conceptual Europeo y el Modelo de Arquitectura, SGAM (Smart Grids Architecture Model). El Modelo Conceptual Europeo es una evolución del modelo conceptual norteamericano del NIST [3] que tiene en cuenta algunas particularidades del contexto europeo. La principal diferencia, ver Figura 3, es la necesidad de definir un mayor nivel de descentralización para poder incorporar la generación de energía distribuída, DER, Figura 2. Entregables del SG-CG. Figura 3. Extensión del modelo NIST. debido básicamente a la incorporación de energías renovables. Ello da lugar a un modelo conceptual que requiere un nuevo dominio, DER, con nuevos casos de uso, nuevos estándares y una nueva posible regulación. El Modelo de Arquitectura de Smart Grid, SGAM (Smart Grids Architecture Model) es un modelo, ver Figura 4, en cinco capas que permite una representación de todos los casos de interoperabilidad, de una manera tecnológicamente neutral, de las redes eléctricas actuales y las futuras Smart Grids. Este modelo se puede utilizar para plasmar los casos de uso y como éstos se soportan por estándares. Las cinco capas representan los objetivos de negocio y los procesos, funciones, intercambio de información y modelos de datos, protocolos de comunicaciones y los componentes. Monográfico SMART GRIDS 42marzo 2013 119922 Figura 4. Modelo de Arquitectura, SGAM. Figura 5. Redes de comunicaciones Por su volumen e importancia, la capa de comunicaciones se desarrolla en un documento aparte, Anexo K. En él se identifican las diversas redes de comunicaciones que aplican a la capa de componentes, ver Figura 5, a las que se aplican diversas tecnologías: IEEE, IPv6, GSM, MPLS, SONET, etc. y protocolos normalizados: Internet, PLC, acceso inalámbrico, etc. Después se relacionan los casos de uso y los requisitos de comunicaciones, p.ej. la función de respuesta a la demanda requiere un escaso volumen de datos y una latencia de segundos, pero una alta disponibilidad, seguridad y prioridad. Luego describe los perfiles de comunicaciones y, finalmente, las arquitecturas para cada red de comunicaciones de la Figura 5. Importante destacar la matriz de aplicación de las diversas tecnología y protocolos normalizados, que se muestra en la Figura 6. Grupo de trabajo sobre Procesos Sostenibles (WG SP) El grupo de trabajo sobre Procesos Sostenibles elabora la definición de los casos de uso y los requisitos técnicos de las aplicaciones en las Smart Grid. Recoge los casos de uso de la experiencia de los múltiples agentes que intervienen en la operación de las redes eléctricas. En este sentido, ya se han recogido más de 450 casos de uso. Para ello, el grupo elabora las plantillas, una lista de actores (se han identificado mas de 100), una descripción del proceso y está poniendo en marcha un repositorio para guardarlos. Grupo de trabajo Primer Conjunto de Estándares (WG FSS) El grupo de trabajo sobre el Primer Conjunto de Estándares, FSS, identifica las carencias (gaps) en los estándares actuales (en el primer análisis de 2011 se recogieron 32 carencias) por medio de los Casos de Uso, las prioriza y envía a los Comités de Normalización para definir un primer conjunto de estándares aplicable a las Smart Grids. Grupo de trabajo en Seguridad (WG SGIS) La seguridad es un requisito básico del Mandato M/490 y este grupo define y aplica los requisitos de seguridad a todas las áreas de normalización. Actualmente trabaja en la adaptación a las Smart Grids de los estándares genéricos ISO/IEC 27001 y 27002, en la IEC 62351 y en la NISTIR-7628. Por otra parte, analiza todos los estándares aplicables a las Smart Grid y revisa e incorpora los requisitos y procedimientos de seguridad.3 Referencias: [1] Final report of the CEN/CENELEC/ETSI Joint Working Group on Standards for Smart Grids. [2]NIST Framework and Roadmap for Smart Grid Interoperability Standards. National Institute of Standards and Technology. U.S. Department of Commerce. [3]M/490 Smart Grid Mandate. Standardization Mandate to European Standardisation Organisations (ESOs) to support European Smart Grid deployment. SMART GRIDS Monográfico 119922 marzo 2013 43 Figura 6. Matriz de aplicación de tecnologías a redes de comunicaciones
30 oct 2015