Las redes eléctricas inteligentes se presentan como una solución a problemas energéticos de las redes actuales. La ciudad inteligente puede ser una realidad de la mano de ellas, pero para eso es necesario identificar desafíos y oportunidades para entrar en acción.

A la hora de abordar un tema como las ciudades inteligentes, quizá la primera tarea sea especificar qué son: en pocas palabras, se podría decir que son ciudades en las que se integran tecnologías para, por ejemplo, optimizar el funcionamiento de sistemas de transporte público y privado, gestionar servicios públicos, mejorar la protección civil, etc.
Una ciudad inteligente incluye millones de dispositivos para el monitoreo en tiempo real de tráfico, de clima, de seguridad, de contaminación, etc., tanto como edificios inteligentes y, lo más importante para este artículo, gestión eficiente de la energía.

Este concepto de “ciudad inteligente” tal como se entiende hoy en día no es nuevo, sino que se remonta a la década de 1960, cuando se hablaba de planificar y automatizar cuestiones asociadas al funcionamiento de una ciudad y sus servicios públicos. La literatura sobre el tema coincide en que comienza a hacerse realidad en 1974, a partir de un reporte sobre Los Ángeles (Estados Unidos) que encontraba en la automatización la clave para facilitarle la vida a los habitantes.
En 1994, Ámsterdam (Países Bajos) se convirtió en la primera ciudad en integrar tecnología avanzada para la gestión urbana, sobre todo con redes de sensores. De la mano del nuevo milenio, aparecieron las iniciativas de grandes compañías como IBM y Cisco, entre otras, con nuevos centros de innovación y proyectos piloto concretos, y a partir de allí, un aluvión de desarrollo e implementación de tecnologías con el mismo fin, de parte de diversos desarrolladores y en distintas partes del mundo: Yokohama (Japón) en 2010, China en 2013, Viena (Austria) en 2014, y la lista continúa.
Hoy en día, existe el índice Cities in Motion (‘ciudades en movimiento’), elaborado por la Universidad de Navarra (España), que jerarquiza 183 ciudades a partir de un modelo de agregación ponderada de las nueve dimensiones esenciales para una ciudad: gobernanza, planificación urbana, tecnología, ambiente, proyección internacional, cohesión social, salud, economía, movilidad y transporte. El podio lo ocupan Londres (Inglaterra), Nueva York (Estados Unidos) y París (Francia). Buenos Aires aparece en el puesto 115; Rosario, en el 139, y Córdoba, en el 142, únicas ciudades argentinas del ránking.

En las ciudades inteligentes, la infraestructura energética es uno de los componentes más críticos, ya que de ella dependen todos los demás servicios esenciales como agua, transporte, salud pública y seguridad.
Sin embargo, en la actualidad, en la mayoría de los casos, la red eléctrica conserva una estructura jerárquica dominada por la generación centralizada, la poca o nula participación de los clientes, bajo nivel de automatización en la distribución y poca flexibilidad. Ninguna de estas características comulga con la ciudad inteligente.
Una red de energía apropiada para las urbes del futuro debe ser eficiente y resiliente; capaz de gestionar la demanda, priorizando necesidades en situaciones de emergencia (servicios críticos, hospitales, seguridad); relacionada directamente con la energía, pero también con otros servicios (por ejemplo, agua corriente) y movilidad urbana, y dar respuestas funcionales rápidamente en contextos críticos. En pocas palabras, la red de distribución eléctrica debe ser “inteligente”.

Las REI son esenciales para la operación integrada y resiliente de todos los servicios críticos de una ciudad inteligente: redes de servicios públicos, transporte eléctrico, iluminación, control de tráfico, seguridad urbana, sistema de salud, uso racional de energía, etc.
A fin de cumplir su función, integra TIC a fin de obtener información en tiempo real, con comunicación bidireccional a través de medidores inteligentes de consumo, tarifas, etc.
Además, la principal fuente de generación son las energías renovables, con un flujo de energía bidireccional acompañado de sistemas de almacenamiento de la energía.
Respecto de los componentes de una REI se pueden identificar en tres grupos:

La práctica ha demostrado que no existe una tecnología dominante, sino que se complementan e integran distintas tecnologías como PLC, malla RF, redes celulares, LoRa, etc., por lo tanto, la interoperabilidad del sistema es un norte en la brújula de todo proyecto que apunte al desarrollo e implementación de una REI. En el mismo punto cardinal se ubican la seguridad y la escalabilidad: una REI pretende gestionar mucha más información y vinculada entre sí, por lo cual exige a la vez sistemas de seguridad mucho más esmerados e intransigentes; mientras que la escalabilidad prevé modificaciones dentro de la ciudad, tanto como su crecimiento (y demanda energética consiguiente).
Así planteadas, las REI traen consigo nuevas funciones que no existen en las redes tradicionales (ver figura 3).

Llegan aparejadas, también, resultados vinculados al uso racional de la energía y a la gestión de la demanda.
Por ejemplo, con medidores de energía instalados en distintos puntos, midiendo también la salida del transformador, es posible hacer balances que permitirán mejorar el servicio y resolver problemas actuales como la degradación de la calidad de la energía eléctrica debido a la saturación del núcleo del transformador y el aumento de la distorsión de la forma de onda, que conducen a la reducción de la vida útil del transformador y el aumento de las interrupciones de tensión y/o variaciones de los niveles de tensión para cada fase (aumento del desequilibrio), entre otras. Permite, además, identificar en qué fase está conectado cada cliente en tiempo real.
Asimismo, el monitoreo NILM, es decir, la idea de desagregar consumos de energía de diferentes dispositivos a partir de una única medición, será interesante para que clientes finales que pueden identificar a qué partes de la casa, comercio o industria corresponden sus mayores y menores consumos.
Respecto de la demanda, DSM comprende una serie de estrategias para modificarla a través de incentivos financieros y cambios de comportamiento de los clientes a través de la educación. El objetivo es alentar que el cliente utilice menos energía durante las horas pico, o desplazar ese uso de la energía a horas valle como la noche y los fines de semana. También permite balancear las generación y consumo en casos donde hay fuerte presencia de energías renovables. Medidas tales han demostrado que es posible reducir entre el 9 y el 15% el pico de carga, lo que conlleva un gasto menor de infraestructura. Y a los mismos clientes, un ahorro similar, entre el 7 y el 14%.
Funcionalidades nuevas de asistencia de personas también estarán bajo el gran paraguas de las REI: identificar consumos anormales, detectar presencia, climatización, apagar dispositivos que no se usan en forma automática, control de iluminación, hacer un uso más eficiente de dispositivos, alarmas predictivas por posibles fallos en dispositivos, identificación de rutinas ineficientes, etc.

¿Qué pueden aportar la REI en el escenario energético actual? Según datos del IAE, en todo el mundo, el consumo de energía aumenta de forma constante y hasta el 2050 lo seguirá haciendo a un ritmo aproximado del 1% anual. En el último tiempo, solo dos años experimentaron tendencias contrarias, en ambos casos, relacionados con crisis en los países más desarrollados: 2020, por la pandemia, y 2009, por el conflicto de las hipotecas.
Los combustibles fósiles han sido, y lo son hasta hoy, la fuente tradicional para atender la demanda, pero han traído consigo un gran problema: el cambio climático. Una estrategia para revertir el malestar ambiental es recurrir a las fuentes de energía renovable. A la vez, estas no están exentas de problemas como la variabilidad del recurso (intermitencia) y la disponibilidad geográfica, todas cuestiones que la gestión de una REI debería subsanar.
Mucha inversión y muchos medidores es lo que se necesita, y en el marco del panorama actual, no es claro cuál es el impacto en la eficiencia energética, puesto que la implementación de las REI no sigue un plan armónico y coordinado a nivel mundial, sino que se está materializando por regiones o países que tienen diferentes características.
Sirvan algunos ejemplos para ilustrar lo dicho. Uno de los proyectos de REI más importante de la última década fue el de Central Point Energy en Houston (Estados Unidos). Consistió en instalar medidores inteligentes y automatizar parte de la red de distribución. Los reportes posteriores arrojaron como resultado un ahorro de 101 millones de minutos de energía y más de un millón de establecimientos de servicio sin reclamos telefónicos previos, entre otros beneficios asociados a infraestructura, medidores, confiabilidad en el sistema, comunicación con el cliente e impacto ambiental.
En paralelo, desde el ARRA, el gobierno estadounidense desplegó un paquete de estímulos económicos para el periodo 2009-2019 destinado también a las REI, entre otras áreas. Según un reporte del Departamento de Energía de ese país, dieciocho empresas de servicios públicos que desplegaron sistemas FLISR con esos fondos informaron que habían evitado 197.000 desplazamientos de cuadrillas de operarios, equivalentes a 5,5 millones de kilómetros recorridos por vehículos, entre 2011 y 2015. Según la compañía eléctrica, de Tennessee, fue la tecnología de conmutación automática la que evitó 23 millones de dólares en daños a los clientes a causa de un fuerte temporal ocurrido en 2012. Y la empresa de energía de Oklahoma enfatizó en el dato de que 823.000 medidores inteligentes y un programa de tarifas diferenciadas por horario redujeron el 33% del consumo de energía en horas pico, un ahorro de 70 MW en la demanda.
En España, Iberdrola anunció la reducción de la duración promedio de los cortes de electricidad a los clientes de la zona de Castilla-La Mancha, pasando de 45 minutos entre enero y julio de 2014 a 37 durante el mismo periodo de 2015. Esto representa una mejora del 18% en la calidad del servicio eléctrico. En general, en Europa se observa una caída muy fuerte en todos los índices (ver figura 4).

La mayor parte de la investigación realizada hasta el momento sobre las REI se ha centrado sobre todo en sus costos y beneficios, pero ha descuidado el análisis del impacto social.
El aspecto económico, por ejemplo, tiene peso en la percepción social en función del país y la forma en que se hace la instalación de los medidores inteligentes. El hecho de que los clientes pueden decidir en tiempo real sobre su consumo puede ser el que le dé la bienvenida a las REI en las comunidades.
Sin embargo, la mayor inquietud llega por el posible impacto negativo en el mercado laboral porque las REI necesitan menos servicios de personal (tareas de lectura de medidores, atención de reclamos, etc.). A la vez, la instalación de sistemas inteligentes genera nuevas necesidades para puestos de trabajo nuevos, aunque más calificados y que requieren capacitación constante de las personas.
Vale mencionar también que aún más sensible es el desafío de la seguridad de la información: explotación de información con fines comerciales, alteración de datos, violación de la privacidad, etc. son nuevos peligros que exigen a las REI mejorar protocolos, algoritmos de encriptación, validación, etc. Además, el problema se ha potenciado de la mano de la evolución de los algoritmos de aprendizaje automático que identifican patrones de consumo y luego distinguen rutinas, eventos anómalos, ausencias, cambios de perfiles, etc.

En países más desarrollados la tasa de cobertura de las REI es alta. Por ejemplo, en Estados Unidos superan el 50%, y en el occidente europeo, llegan hasta el 90 y 100%.
En Argentina no se han realizado estudios exhaustivos sobre este tema ni tampoco hay fácil acceso a datos públicos al respecto. Aunque bien vale mencionar algunos proyectos piloto que fueron pioneros como Amstrong (Santa Fe), Salta, Gral. San Martín (Mendoza).
Actualmente, se observa sobre todo en Córdoba, cooperativas y pequeñas distribuidoras que han hecho instalaciones de medidores inteligentes para atender demandas puntuales.
Como rasgo general se han tratado de esfuerzos descoordinados en el marco de un contexto socioeconómico poco alentador, donde existe una importante brecha digital en la población del país que condiciona el despliegue de los medidores inteligentes.
Si el cliente no puede aprovechar las nuevas funcionalidades del dispositivo, ya sea por limitaciones económicas o de acceso (o ambas), los objetivos buscados por las REI no se podrán lograr completamente.

El aumento de la eficiencia energética justificaría la inversión e impulso de las REI. Una reducción pequeña en consumos individuales podría tener un impacto relativamente grande en la red entera, con menor dependencia de combustibles fósiles e importación de energía.
Además, presenta oportunidades de crecimiento para la industria regional, tanto en el desarrollo de equipos y software como en la provisión de servicios de comunicaciones y almacenamiento de datos.