El 4 de septiembre de 1882 es un hito en la historia de la electricidad. La tarde de ese día, Thomas Alva Edison puso en funcionamiento la central termoeléctrica de Pearl Street, ubicada en Manhattan, Nueva York. Con esta termoeléctrica, la primera de su tipo en el mundo con una orientación comercial, Edison inició una incipiente red eléctrica, que además de semejar una microrred, ya entonces incorporaba muchos conceptos que en la actualidad definen a las Redes Eléctricas Inteligentes (REI), como son: los avances tecnológicos, la administración de los recursos energéticos, una visión corporativa de la empresa eléctrica y una perspectiva de transición energética. Esto último, en el caso de Edison, para prescindir del gas como medio de iluminación, en el caso de las REI, para transitar por el camino de las energías limpias y renovables.

A más de 132 años de ese hito, hoy, las REI marcan la pauta en la evolución de la industria eléctrica. Para comprender mejor el complejo y estimulante contexto de las REI, más de doscientos expertos provenientes de varios países se reunieron en la ciudad de Cuernavaca, del 18 al 20 de septiembre de 2018. Esta reunión se dio en el marco del Taller Internacional de Redes y Microrredes Eléctricas Inteligentes (TIRMEI), mismo que fue convocado y organizado por el Instituto Nacional de Electricidad y Energías Limpias (INEEL), con el apoyo de la Secretaría de Energía (SENER) y el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACYT).

Durante la apertura del TIRMEI, el Dr. Diego Arjona, Director General del INEEL, a manera de un alentador preámbulo, enfatizó que la suma del capital intelectual conjuntado en este evento era algo extraordinario, por la cantidad y calidad de los investigadores, académicos, empresarios, ingenieros y funcionarios gubernamentales reunidos, todos ellos con un amplio prestigio en sus diferentes campos.

El concepto de Red Eléctrica Inteligente se refiere a la incorporación de "inteligencia" a la operación de las redes eléctricas a través del uso de nuevas tecnologías. Las REI, además de incorporar conceptos de varias disciplinas, integran tendencias y avances tecnológicos de las telecomunicaciones, la informática, las matemáticas, la economía, el desarrollo profesional, la administración, la electrónica y como uno de sus ingredientes principales, la inteligencia artificial. Todos estos elementos permiten el desarrollo de nuevas estrategias técnico-comerciales en el mercado eléctrico, por lo que éste último se vuelve uno de los principales promotores del desarrollo e integración de las REI. En el mercado eléctrico, además de subastarse la energía disponible, ahora el monitoreo, control, medición y facturación del consumo eléctrico son relevantes. Sobre todo, con la aparición de pequeños mercados eléctricos llamados Mercados Transactivos, donde los usuarios podrán intercambiar energía entre ellos. En el Mercado Eléctrico Mayorista se interconectan e interactúan tanto los generadores, el transportista, el distribuidor, así como los actores relevantes del sector.

De acuerdo con dos de los participantes en el TIRMEI: el Dr. Ricardo Mota Palomino, reconocido académico e investigador del Instituto Politécnico Nacional (IPN) y el Mtro. Oscar Miranda Miranda, fundador y presidente de Smart Grid México, hace algunos años la Comisión Federal de Electricidad (CFE) elaboró una hoja de ruta de las REI, bajo el esquema de operación del Sistema Eléctrico Nacional (SEN). Con la promulgación de la Reforma Energética en México, esta hoja de ruta de las REI tuvo que adecuarse al nuevo contexto nacional del sector energético, el cual es más competitivo, y donde el Mercado Eléctrico Mayorista (MEM) es parte fundamental.

Más allá de las políticas públicas, las disposiciones gubernamentales y el marco legislativo que regula el MEM, el balance entre la oferta y la demanda del flujo eléctrico, debe considerar una mejora en la eficiencia del SEN, tanto técnica como económica. Es por ello que la tecnología debe coadyuvar a incrementar la confiabilidad del SEN.

En este contexto, el TIRMEI estuvo organizado en varias mesas de trabajo, las cuales atendieron temas de las tecnologías disponibles para la operación y avance de las redes y microrredes eléctricas inteligentes. Parte importante de estas tecnologías son las plataformas informáticas conocidas como Big Data y el Internet de las cosas o IoT (por sus siglas en inglés, Internet of Things); ambas tecnologías van ligadas al concepto de interoperabilidad, el cual tiene que ver con los protocolos, la normatividad y las especificaciones que requiere la interconexión de los equipos y dispositivos de monitoreo, control, supervisión y medición que forman parte de los sistemas de generación, transmisión, distribución y uso de la energía eléctrica.

En el caso de las REI, la tecnología Big Data es como una gran biblioteca que recopila, sistematiza, almacena, procesa y difunde la información generada por los proveedores y los consumidores de la energía eléctrica a fin de obtener un beneficio tangible en el consumo de energía. En este sentido, el Internet de las cosas permite que el cliente del servicio eléctrico, a través de la interconexión digital de sus objetos cotidianos con internet, puede conocer el detalle de su consumo a nivel de sus electrodomésticos, incluso en cualquier momento puede saber si determinados equipos o aparatos eléctricos del hogar están o no encendidos. El Dr. Luis Carlos Molina Félix, Director del Laboratorio Big Data de INT, precisa que cuando la información disponible en Big Data sirve para apoyar la toma de decisiones, se cierra el círculo funcional de las REI.

La apertura del mercado eléctrico mayorista, la sustentabilidad energética y la tecnología disponible, conjugadas con las REI, permiten nuevos escenarios energéticos en los cuales: el sol, el viento, la biomasa, los ríos y los mares, son protagonistas principales. Las plantas de generación eléctrica con este tipo de energías renovables, junto con otras opciones no renovables, que se encuentren interconectadas a un circuito de distribución y cuya capacidad sea menor a 0.5 MW, constituyen lo que se conoce como generación distribuida (GD). Estas centrales eléctricas de pequeña escala se encuentran distribuidas en un amplio espacio geográfico y se instalan cerca de los centros de carga, reduciendo así la necesidad del transporte de energía. La generación distribuida es realizada por un generador exento, es decir, un "propietario o poseedor de una o varias centrales eléctricas que no requieren ni cuenten con permiso para generar energía eléctrica en términos de la Ley", de la Industria Eléctrica vigente en México.

La apertura del sector eléctrico mexicano ha favorecido la penetración de la GD, ya que, en el nuevo marco regulatorio, los consumidores pueden también ser vendedores de su energía excedente. Estas opciones energéticas a pequeña y mediana escala son el respaldo de las microrredes, las cuales más que definirlas hay que entenderlas como "una filosofía que consiste en generar la electricidad que se necesita lo más próximo al punto donde se va a consumir". De acuerdo con Joseph Guerrero, responsable del Programa de Investigación en Microrredes en la Universidad de Aalborg, Dinamarca, esta filosofía tiene una gran carga social y sus impactos serán muy positivos, ya que surgirán nuevos modelos no solo económicos, sino también organizacionales, en los cuales dentro de una comunidad se va a poder compartir la energía como un bien colectivo.

El horizonte de las microrredes es muy amplio, sus aplicaciones comprenden la electrificación rural y residencial, las estaciones de servicio de vehículos eléctricos y las ciudades inteligentes. Asimismo, a mediano plazo se piensa construir microrredes con energías limpias, para sustituir el diésel en las grandes naves marítimas que surcan los océanos.

Otros de los beneficios sociales de las REI, considerando que propician la eficiencia energética y aprovechan las alternativas energéticas renovables, sin duda es su contribución a un entorno más limpio y sustentable. En lo anterior coinciden las opiniones recopiladas en el TIRMEI. También varios de los expertos señalaron que la variabilidad que se presenta con la integración de energías a partir de fuentes renovables es uno de los problemas que hay que atender, ya que incide en la estabilidad del sistema eléctrico y en la calidad de la energía suministrada. Sobre este asunto, Miguel Ángel Ortega Vázquez, Senior Technical Leader del Electric Power Research Institute (EPRI), vislumbra que, en un futuro a largo plazo (más de 10 años), aun con la incorporación de las energías renovables al sistema eléctrico, las tecnologías emergentes lograrán que el SEN sea más flexible, resiliente, confiable, eficiente, limpio, verde y sustentable.

Las redes y microrredes eléctricas inteligentes están impulsando nuevos paradigmas energéticos que comprenden retos y oportunidades para el gobierno, los institutos de investigación y desarrollo tecnológico, la academia, la industria y los empresarios. De hecho, estos retos y oportunidades son para todos, ya que las REI tienen como uno de sus principales objetivos ofrecer un suministro eléctrico más eficiente y económico. Aunque en México ya existen algunos de esos nuevos modelos del suministro eléctrico, aún estamos pavimentando el camino que es necesario recorrer para lograr los avances que en este tema tienen países como Alemania, Canadá, China, Dinamarca y Finlandia. A propósito de Finlandia, el doctor Enrique Acha Daza, destacado ingeniero michoacano, quien actualmente trabaja en ese país impartiendo clases y realizando investigación en la Universidad de Tampere, comenta que ya entramos a una cuarta revolución industrial en la que las REI son una clara manifestación de ésta. El futuro ya nos alcanzó, las redes y microrredes eléctricas inteligentes de nueva generación ya se están gestando en laboratorios de las universidades e institutos de investigación, como el Centro de Investigación Técnica VTT de Finlandia y el INEEL. Estos logros han sido posibles no sólo por su infraestructura material en ciencia, desarrollo tecnológico e innovación, sino también por el gran capital intelectual que han cultivado y siguen formando.

En este contexto de grandes avances tecnológicos, sin duda los recursos humanos, adecuados y suficientes, son un tema estratégico para seguir generando el conocimiento que hace posible la operación y evolución de las redes y microrredes eléctricas inteligentes. Si bien México tiene una larga tradición y grandes logros en la ingeniería eléctrica, los nuevos tiempos exigen actualizar y fortalecer la preparación de los nuevos profesionistas que deben ocuparse de atender los retos tecnológicos derivados del nuevo paradigma energético nacional. Este paradigma conjugado con la globalización ofrece nuevas opciones para la formación de los recursos humanos que demanda el sector eléctrico. El Dr. Osvaldo M. Micheloud, Director del Consorcio y Cátedra Empresarial del ITESM, Campus Monterrey, opina que es oportuno romper esquemas educativos tradicionales y, en ese sentido, sugiere que vale la pena evaluar y considerar nuevos países, no los habituales, para preparar a los jóvenes profesionistas del sector. Sobre el mismo tema, el experimentado Dr. Juan Manuel Gers, consultor y catedrático de varias universidades, considera que la formación del estudiante de ingeniería eléctrica debe ser integral y, en ese aspecto, además de los cursos de potencia, se deben incluir materias de comunicaciones, informática, finanzas y administración. A estas opiniones se sumaron las experiencias que sobre actividades académicas y esfuerzos educativos en el rubro de las REI compartieron en este Taller el Dr. Pramod P. Khargonekar, de la Universidad de California, Irvine; el Mtro. Jesús María Pámanes Sieres, del Centro Nacional de Control de Energía (CENACE); el Dr. Víctor Hugo Olivares Peregrino, del Tecnológico Nacional de México (TecNM), así como representantes del Consejo Nacional de Normalización y Certificación de Competencias Laborales (CONOCER), y del propio INEEL.

Sobre este tema, el Mtro. Leonardo Beltrán Rodríguez, Subsecretario de Planeación y Transición Energética de la SENER, señala que las inversiones gubernamentales realizadas desde el 2012 en todo el espectro de la formación y capacitación para técnicos y profesionales, han permitido que a la fecha se cuente con poco más de 150 mil especialistas en el sector energía. Esas inversiones se han realizado mediante diversos esquemas, uno de ellos es el Fondo de Sustentabilidad Energética de la SENER. Precisamente, el M.I. Ernesto Hernández Montoya, Secretario Administrativo de este Fondo, explica que con este esquema se apoyan proyectos de innovación, desarrollo tecnológico y formación de recursos humanos. Los Centros Mexicanos de Innovación en Energía, conocidos como CEMIEs, son ejemplos de este tipo de proyectos y tienen como objetivo común conformar consorcios multiinstitucionales para integrar las capacidades del país sobre determinados temas que inciden en el sector energía. Tal es el caso del CEMIE-Redes, cuyo líder nacional es el INEEL, institución que convocó y organizó este taller internacional con el propósito de que los expertos mexicanos en el tema de redes y microrredes eléctricas inteligentes dialoguen entre sí con sus colegas internacionales, para tener una perspectiva nacional que ayude a definir una ruta tecnológica, para identificar las prioridades en la agenda de retos y oportunidades que sobre este estratégico tema se perciben en el horizonte mexicano.

Aunque es algo prematuro evaluar los resultados de este relevante evento, dada la capacidad y calidad de todos los participantes y sus importantes aportaciones, sin duda, los resultados permitirán la "identificación de las prioridades nacionales en redes y microrredes eléctricas inteligentes", lo cual coadyuvará en la definición, orientación y ejecución de las políticas públicas y los esfuerzos de empresarios, investigadores y académicos, para que las redes y microrredes eléctricas inteligentes se consoliden en el estimulante escenario energético de México.

Por:
Francisco Javier González Quiñones, fjgq@ineel.mx

Revisión:
Alfredo Espinosa Reza
José Gerardo Montoya Tena