Universidad de Alicante

El sistema de Distribución y Gestión de Energía está estructurado en los tres subsistemas que se indican a continuación:

1. Unidad de Toma de Decisiones. Procesa los algoritmos y estrategias para optimizar la gestión energética.

2. Unidad de Potencia. Regula la potencia suministrada. Lo componen las entradas y salidas de la red.

3. Unidad de Control. Gestiona el comportamiento de los centros de consumo para que se ajusten al suministro energético disponible.

Cada una de estas unidades, físicamente, está implementada mediante dos tipos diferentes de dispositivos denominados módulos y agentes. Los módulos han de instalarse agrupados con al menos un módulo de toma de decisiones, mientras que los agentes son autónomos y pueden desplegarse en cualquier punto de la instalación.

Estos dispositivos se conectan a los diferentes elementos del sistema (generadores de energía, centros de consumo y dispositivos de almacenamiento) siguiendo un elaborado diseño establecido por el grupo de investigación.

Las unidades de toma de decisiones son capaces de comunicarse entre sí y con los diferentes agentes con el fin de distribuir la potencia disponible entre los centros de consumo mediante protocolos de negociación distribuidos y escalables.

Las acciones a realizar por cada uno de los módulos y agentes se consensuan entre todos ellos utilizando protocolos inteligentes de negociación.

Los datos para tomar estas decisiones proceden de los criterios de optimización previamente establecidos, los datos de potencia disponible en los centros de producción y los requerimientos energéticos de los centros de consumo.

El sistema es capaz de operar automáticamente, y en función de las circunstancias, definir las fuentes de energía más rentables y óptimas, utilizar los centros de almacenamiento temporal de energía y priorizar, así como habilitar o deshabilitar los dispositivos de consumo de energía.

Asimismo, el sistema puede aprender de las medidas correctoras introducidas por los usuarios, y obtener información de fuentes externas, como Internet (parte meteorológico, fechas singulares) para aplicar estrategias de gestión aún más refinadas.

PRINCIPALES VENTAJAS DE LA TECNOLOGÍA

• Optimiza la distribución de energía eléctrica en un entorno mediante gestión inteligente de cada uno de los elementos del sistema.

• Permite personalizar el sistema y adaptarlo a las necesidades energéticas de los usuarios o a pautas complejas.

• Puede aprender y recibir información de recursos externos para tomar decisiones preventivas y optimizar su funcionamiento.

• Garantiza el aporte energético a los centros de consumo vitales o prioritarios y permite reducir el consumo energético mediante el apagado selectivo de aparatos y sistemas.

• Reduce los costes al priorizar las fuentes de energía internas y reduciendo las demandas a la red de distribución pública. También se pueden establecer otros mecanismos de ahorro como la demanda de energía en horarios con menor tarifa eléctrica.

ASPECTOS INNOVADORES

• Utiliza técnicas de inteligencia artificial distribuida para racionalizar el suministro.

• Permite establecer perfiles de distribución en función de las características y necesidades temporales de los usuarios.

• Puede utilizar información externa para anticiparse a la demanda y establecer acciones preventivas. Por ejemplo, podría obtener información sobre las próximas predicciones meteorológicas y establecer los posibles aportes energéticos procedentes de fuentes propias de generación basadas en energías renovables.

• El comportamiento es dinámico y progresivo, ya que es capaz de aprender a partir de las acciones correctoras que el usuario pueda establecer.

• El sistema tiene en cuenta los medios de almacenamiento de energía o baterías disponibles, aprovechando los excedentes para minimizar los eventos de escasez de energía.

• Permite controlar el comportamiento de los aparatos que demanden energía, optimizando su consumo y priorizando aquellos más necesarios según los requisitos establecidos por los usuarios.

• El sistema es escalable y distribuido, por lo que puede ser ampliado posteriormente y en caso de fallo en algún elemento, el resto del sistema seguiría siendo operativo.

Todo el soporte software, que incluye la programación del sistema de inteligencia artificial, se ha desarrollado completamente y se han realizado simulaciones para validar el correcto funcionamiento del sistema.

Algunas simulaciones ya realizadas son las siguientes:

• Evaluación de una vivienda unifamiliar. Valdivieso-Sarabia, R., Ferrandez-Pastor, F. and Garcia-Chamizo, J. (2012) Distributed Optimization of Finite Resource Planning for Asincronous and Non-linear Systems: Application to Power Management Advances on Practical Applications of Agents and Multi-Agent Systems. Springer Berlin / Heidelberg.

• Gestión de una vivienda equipada con cuatro fuentes de energía. www.metaltic.org

• Sistema de climatización por suelo radiante coalimentado por energías renovables. Valdivieso-Sarabia, R. J., García-Chamizo, J. M., Ferrández-Pastor, F. J. and Flórez-Revuelta, F. (2010) Sistema de climatización por suelo radiante coalimentado por energías renovables. VIII Jornadas de aplicaciones y transferencia tecnológica de la inteligencia artificial, TTIA 2010 (AEPIA). Valencia, Print House.

• Gestión de un ordenador portátil alimentado por placa fotovoltaica. Valdivieso-Sarabia, R. J. and Garcia-Chamizo, J. M. (2012) Power Management Strategies based on Multi-Agent Systems for Portable Devices Equipped with Renewable Power Sources: Laptop Case Study. Sustainable ICTs and Management Systems for Green Computing. IGI Global.

Actualmente, el sistema está siendo sometido a diversas pruebas de validación utilizando dispositivos de cómputo genéricos y ya estamos obteniendo información cuantitativa de las ventajas y el ahorro energético que proporciona.

Esta información permite abordar con garantías suficientes la siguiente fase, la de fabricación de dispositivos de computación distribuidos capaces de ser instalados por sí solos o integrados en otros sistemas.

Las pruebas de validación que estamos realizando en escenarios reales son:

• Evaluación de una vivienda unifamiliar.

• Gestión de una vivienda equipada con cuatro fuentes de energía.

• Gestión de un edificio en la Universidad de Alicante.

La tecnología descrita puede utilizarse en todo tipo de instalaciones de suministro eléctrico, de cualquier envergadura:

• Redes de muy alta potencia, así como las de alta y media potencia, para transporte y abastecimiento a grandes territorios, áreas industriales, municipios y áreas urbanas.

• Instalaciones de tamaño medio, como centros comerciales, industrias, hospitales, recintos universitarios, urbanizaciones, áreas deportivas y de recreo, estaciones de transporte.

• Edificios institucionales y corporativos, naves industriales, viviendas.

• Maquinaria, vehículos, robots.

Las entidades destinatarias de este sistema pueden ser tanto empresas pertenecientes a la industria de la generación y distribución eléctrica, como cualquier otro tipo de empresa o colectivo que disponga diferentes fuentes de energía y/o dispositivos de consumo, y quiera optimizar su rendimiento.

Se ha solicitado la patente en la Oficina Española de Patentes y Marcas:

• Título de la patente: "Sistema y método para la distribución y gestión de energía eléctrica"

• Número de solicitud: P201101361

• Fecha de solicitud: 26/12/2011