Hace unas cuantas entradas que venimos explicando la figura de las Comunidades Energéticas (CE) como ese nuevo actor que revolucionará el actual modelo energético. En este artículo vamos a hablar sobre las tecnologías aplicadas para la medición y los servicios en torno a la monitorización de las instalaciones para Comunidades Energéticas, que ofrecemos desde ENDEF.
En ENDEF basamos nuestra propuesta de monitorización para Comunidades Energéticas a través del software libre tomando como base los elementos diseñados en el Proyecto Internet de la Energía (IoE).
IoE para Comunidades está diseñada para la medición y monitorización de los elementos que componen un autoconsumo compartido de las CE. Todos los elementos que componen esta solución se han probado y comparado con otras soluciones, también de software libre, de tal manera que lo que aquí se presenta se considera la mejor opción en cuanto a calidad y estabilidad. Además, este servicio está pensado para que el coste sea reducido, intentando que pueda asumirse, sin grandes esfuerzos, como parte de la instalación.
El sistema es configurable y está formado módulos, tanto de hardware como de software, de tal manera que con el paso del tiempo pueden sustituirse fácilmente por otros más evolucionados, si se diera el caso.
Arquitectura de monitorización para Comunidades Energéticas
Los partes principales que componen la arquitectura de nuestra propuesta son:
- El Servidor
- La medida del consumo
- La medida de la generación
- Los clientes de visualización
La siguiente figura muestra un esquema funcional de todos los elementos que componen la aplicación:
El servidor para monitorización
Está ubicado en internet y en él se centralizan tanto la monitorización como el control de todos los elementos que componen el Internet de la Energía (IoE). A continuación, se describen los elementos que lo componen:
emoncms: Desarrollado por la comunidad de “Open Energy Monitor” es una referencia en el área de la energía y en este caso es el motor de la solución. El software se pude encontrar en Github.
PhP: Es el lenguaje de programación con el que se ha desarrollado emoncms. Este lenguaje tiene un rendimiento muy alto para aplicaciones web. Página oficial de pHp.
NodeRed: Permite dar flexibilidad a la solución y que esta sea fácilmente configurable para evitar modificar el código fuente de la aplicación. También está basado en este módulo el control activo de los elementos como pueden ser los inversores, la carga de baterías o el control de carga del vehículo eléctrico. Página oficial de NodeRed.
JavaScript: Las aplicaciones para móvil y para tableta funcionan con JavaScript para darle una funcionalidad dinámica incluso en entornos donde el ancho de banda es limitado. Página de JavaScript en Mozilla.
Lógica de proceso: Cuando es necesario hacer cálculos de forma intensiva estos se desarrollan en Python.
La medida del consumo
La energía consumida por el usuario se mide mediante un analizador de redes instalado en el cuadro eléctrico del edificio.
Medidores de Energía(E): Son analizadores de redes con transformadores de intensidad (pinzas). Todas las maracas comerciales que cumplen con el protocolo MQTT son válidas. También pueden instalarse equipos de Open Energy Monitor que pueden integrarse de forma nativa.
La figura a la derecha muestra un esquema simplificado de cómo funciona la conexión:
La medida de la generación
Además de la instalación del software de servidor, que se debe hacer en un proveedor de servicios en Internet, es necesario instalar equipos tanto en los edificios donde se mide el consumo de energía como en las ubicaciones donde esta se genera.
Los valores de energía que genera el inversor se obtienen con el software ecoHub instalado en una Raspberry.
ecoHub: Es el software para conectarse al inversor mediante MODBUS y enviar la información al servidor haciendo uso del API Rest del servidor. Desarrollado en Python, este software se instala en una Raspberry en la misma localización del inversor. Software de ecoHub en Github.
OpenVpn: La conexión al inversor se hace de forma segura mediante una VPN. Esta VPN también cumple el propósito de habilitar el acceso a la Raspberry para tareas de mantenimiento remoto y control. En esta dirección se puede encontrar la pagina oficial de OpenVpn.
La figura de la izquierda muestra un esquema simplificado de como se haría la conexión:
La visualización de los clientes
Existen múltiples formas de ver la información de la instalación de autoconsumo. En esta imagen se puede ver la forma mas extendida de comparar la energía producida (en el porcentaje asignado al usuario) con la energía consumida:
Visualización Monitorización en Móvil
Visualización Monitorización en Tablet
Los centros de control Están pensado para centralizar todas las medidas de una comunidad energética y para, a través de las VPN, poder controlar todos sus elementos
Servicios de Monitorización para Comunidades Energéticas ENDEF
Gestión de los datos del sistema eléctrico obtenidos de la lectura de contadores a través de modems o mediante otros sistemas de medida instalados en las viviendas o infraestructuras que componen la CE. También se contempla la lectura de datos, proporcionados por las empresas distribuidoras de electricidad, mediante una conexión automática a sus servidores. Los datos corresponden tanto a la generación como al consumo de energía.
Comparativas que facilitan la toma de decisiones con el objetivo de conformar acuerdos de reparto a medida que se vaya conociendo el uso de la energía generada dentro de las comunidades. Estas comparativas toman como base el histórico de los datos recopilados por los Servidores IoE.
Una fácil interconexión con otros sistemas como son las aplicaciones que gestionan los flujos económicos de las Comunidades Energéticas. La solución planteada en IoE se basa en desarrollos hechos bajo licencias de Software Libre y, siguiendo esta filosofía, la integración con terceras partes se hace de forma sencilla sin dependencias de pasarelas externas. Se contempla dentro de la solución, tanto proporcionar los datos obtenidos de las infraestructuras energéticas, como recoger los datos proporcionado por servidores externos. Todas estas interacciones se hacen bajo condiciones seguras soportadas por credenciales para el acceso y la encriptación de las comunicaciones entre las partes.
Control de los flujos energéticos como son los sistemas de acumulación y los puntos de recarga de vehículos eléctricos. IoE se ha desarrollado sobre tecnologías de probada estabilidad y fiabilidad para el control de los dispositivos que forman las redes de energía. Como se puede ver en la descripción de la arquitectura, la plataforma es capaz de interactuar con todo tipo de equipos ya que integra los protocolos mas extendidos y es capaz de desplegar una lógica de proceso local, basada en Node-RED, que proporciona una gran fiabilidad de todos los elementos incluso en condiciones de corte de las comunicaciones.
Sistema de monitorización de los datos para que todos los actores, que forman parte de la comunidad energética, puedan disponer de la información que les corresponde teniendo en cuenta la transparencia, que deben tener estas comunidades, pero también respetando la privacidad de las personas que las componen. La monitorización desarrollada en el proyecto permite:
- La visualización, por parte de cada uno de los usuarios, de los consumos y la generación de una o varias instalaciones. Muestra la información a las consumidoras asociadas de forma sencilla y visual. Los participantes conocen cuánto ahorra la instalación colectiva y cada una en particular, tanto en términos de energía (árboles, CO2….) cómo en dinero.
- Revisión por parte de la persona que va a gestionar la Comunidad, comprobar las cuentas, ver qué todo se está amortizando cómo debería y comprobar que todo funciona correctamente.
- La exposición de los datos mas relevantes en espacios públicos que posibilitan la difusión de los resultados
- La monitorización detallada desde el centro de control de todos los elementos. Desde estos centros, y mediante un perfil avanzado, también se puede analizar y controlar los flujos energéticos en tiempo real.
