¿Las compañías de electricidad pueden comer su pastel de varias capas y también tenerlo?
Actualmente, las empresas de electricidad se encuentran cada vez más en el ojo de la tormenta. Ya sea por los huracanes en la Costa del Golfo registrados en los últimos meses o por los incendios forestales en la costa oeste, las compañías de electricidad tuvieron que instalar más sensores para estar al tanto de las cambiantes condiciones climáticas y los posibles riesgos para sus redes eléctricas. Las exigencias cada vez mayores que tienen las compañías eléctricas de demostrar que no tienen emisiones de carbono también están transformando la forma en que generan y distribuyen energía. El común denominador que tienen las compañías de servicios eléctricos es el aumento de los datos que necesitan recopilar y transmitir desde sus redes eléctricas, lo que está generando una mayor demanda en sus redes de comunicaciones.
Es posible que muchas compañías de electricidad no se den cuenta, pero los avances recientes han dado lugar a varias aplicaciones y procesos de alto consumo de banda ancha que aumentan la demanda en sus redes:
- Videovigilancia
La seguridad sigue siendo lo más importante para las empresas de electricidad y la vigilancia de seguridad en el pasado ha sido más "a posteriori", donde la videovigilancia se almacena localmente en la subestación y solo se accede a ella luego de que se produce un incidente de seguridad. La estrategia actual es realizar el backhaul de todas las grabaciones de video de seguridad a un centro de datos centralizado y utilizar técnicas de inteligencia artificial para determinar en forma proactiva si se está produciendo una violación de seguridad. En esos casos, se puede enviar personal de seguridad al lugar casi en tiempo real. Cada una de las cámaras de video en una subestación puede generar hasta 9 gigabytes de datos por día y una subestación típica puede tener una docena de cámaras de video para vigilancia.
- Sincrofasores
Antes del gran apagón de 2003 en el noreste de Estados Unidos (donde 50 millones de hogares se quedaron sin electricidad durante dos días), los sensores ubicados en la red eléctrica que utilizaban el sistema SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) registraban el estado de la red eléctrica aproximadamente una vez cada cuatro segundos. Este enorme corte de energía pudo haberse evitado si la red eléctrica hubiera efectuado controles de los datos con mayor frecuencia. Para resolver esto, se introdujo un dispositivo llamado sincrofasor (¡no del estilo de Viaje a las estrellas!), que comprobaba el estado de la red eléctrica entre 30 y 60 veces por segundo. Esto ha permitido que la red eléctrica sea más confiable pero produce mayor cantidad de datos para transmitir y procesar. Cada PMU (unidad de medición de rendimiento) de los sincrofasores puede generar 15 gigabytes de datos por día y todos ellos deben enviarse a un centro de datos central para su análisis. - Medidores inteligentes
En los Estados Unidos, más del 50 % de los hogares tienen hoy medidores eléctricos que miden el consumo de electricidad del hogar cada 15 minutos. Además de su función de facturación, ayudan a las compañías de electricidad a identificar los puntos conflictivos de consumo durante los horarios de máxima demanda. Para una compañía de electricidad que atiende a 1 millón de hogares, que sería el rango medio para la mayoría de las empresas de servicios públicos de los Estados Unidos que son propiedad de inversores (IOU), esto puede generar 1 terabyte de datos por día que deben enviarse a un centro de datos central para su procesamiento. - Dispositivos para Internet de las cosas (IoT)
Estos incluyen los que mencionamos antes: sensores meteorológicos y sensores en los equipos de electricidad para identificar los problemas de forma proactiva. Los termostatos inteligentes en los hogares son otra creciente tendencia que las compañías de servicios eléctricos están utilizando para ofrecer planes de facturación inteligente “bajo demanda”, en los que se permite a la compañía eléctrica subir el termostato durante los periodos de alto consumo en los meses calurosos del verano a cambio de una reducción de los centavos por kWh.
Para las primeras tres categorías que mencionamos arriba, una compañía de electricidad de 1 millón de hogares necesitaría realizar diariamente un backhaul de datos de 6 a 8 terabytes. Con esta cantidad de datos para enviar y procesar, no es de sorprender que las compañías de electricidad estén agotando la capacidad disponible de sus redes de comunicaciones existentes.
El equipo de Tecnología de la información (IT) de una empresa de electricidad tiene la tarea de gestionar muchas de estas nuevas aplicaciones asociadas con una red eléctrica más inteligente. Algunas compañías eléctricas llevan muchos años alquilando servicios TDM basados en cobre a proveedores de servicios para el tráfico de redes eléctricas inteligentes, IT y subestaciones. El costo de este enfoque ha sido elevado y no deja de incrementarse a medida que los proveedores de servicios van migrando sus redes de cobre a las opciones de fibra e inalámbricas.
Muchas empresas de servicios eléctricos han modernizado sus redes activamente con una arquitectura de fibra óptica y paquetes privada que podría escalar para el soporte de todas estas nuevas aplicaciones de red eléctrica inteligente y permitiría a las compañías de electricidad capitalizar sus costos en materia de comunicaciones anticipadamente en lugar de hacerlo con un enfoque OpEx como venían haciendo hasta ahora.
¿Cómo?
Ciena ha trabajado y continúa haciéndolo con grandes IOU para desplegar una arquitectura de Adaptive Network de tres capas – un pastel de 3 capas, por así decirlo – utilizando la solución Adaptive IPTM de Ciena para satisfacer todas sus necesidades de comunicación. Las capas de la red y del pastel se describen a continuación:
Capa de acceso de la subestación
Comencemos con la primera capa de nuestro pastel: la capa de acceso de la subestación requiere dispositivos resistentes de pequeño tamaño que agreguen y transporten tráfico operativo (OT) y servicios IT entre las subestaciones y hacia los centros de control. Esta capa se conecta a la capa de agregación (la siguiente capa del pastel) para maximizar la eficiencia de la red y proporcionar capacidad de pruebas y resolución de problemas. Esta capa también necesita administrar los requerimientos de baja latencia de las aplicaciones OT, como la teleprotección, así como el crecimiento de la videovigilancia de gran ancho de banda, los sincrofasores y el tráfico total de los medidores inteligentes. La seguridad es siempre lo más importante para las compañías de electricidad y el cifrado MACsec de capa 2 se convierte en el estándar por excelencia para proteger esta parte de la red. La plataforma 3926 con la solución Adaptive IP de Ciena es uno de los ingredientes clave para esta capa del pastel.
Capa de agregación
A medida que crecen los requerimientos de banda ancha en la capa de acceso de la subestación, también lo hacen los requerimientos de escalabilidad de la capa intermedia del pastel. Las compañías de electricidad requieren agregación universal del tráfico IT y OT desde la capa de acceso de la subestación y también puede incluir el tráfico de banda ancha desde las subestaciones de la compañía de electricidad, ya que algunas compañías están desplegando redes de media milla para servicios de banda ancha rurales. Esto está impulsando un cambio en la combinación de conexiones y servicios, de la agregación 1GbE a 10GbE y de la agregación 10GbE a 100GbE. El ingrediente clave de esta capa de la torta es la 5171 Platform de Ciena, basada en la solución Adaptive IP, que ofrece agregación de alta densidad de 10GbE en la eficiente óptica coherente WaveLogic 5 Nano de
100/200 Gb/s. Además, su soporte para un rango de temperatura extendido amplía el espacio de las aplicaciones en entornos no controlados, como las subestaciones de la compañía de electricidad para la agregación en exteriores de 1/10/25/100GbE, lo que proporciona gran capacidad en el borde externo de la red.
Capa DWDM de núcleo óptico
Por último, la parte superior (y la cereza) del pastel es la capa del núcleo óptico, que constituye unasuperautopista DWDM que reduce la complejidad operativa, garantiza la protección de la inversión y a su vez, brinda máxima escalabilidad, flexibilidad y confiabilidad. Dado que todo el tráfico desde las capas de acceso y agregación de las subestaciones fluye hacia el núcleo óptico, esta capa debe ofrecer capacidad de transporte de 100 Gb/s o superior, para soportar la totalidad del tráfico IT y OT del núcleo desde las subestaciones hasta los centros de datos de la compañía de electricidad, centros de control y sitios de la red troncal.
La 6500 Packet-Optical Platform y el Waveserver de Ciena son las plataformas de red fundamentales para que las compañías de electricidad desarrollen su capa de núcleo óptico.
Una parte fundamental de la solución Adaptive IP de Ciena es el MCP y las Adaptive IP Apps de Ciena, que resuelven una deficiencia fundamental en la gestión de IP/MPLS. Si bien SNMP, Syslog, NetFlow, Deep Packet Inspection (DPI), Application Performance Monitoring (APM) y otras herramientas en general son muy utilizadas, solo las Adaptive IP Apps ofrecen visibilidad en tiempo real de cómo impacta el comportamiento de los enrutadores en los servicios críticos como la teleprotección. Las Adaptive IP Apps capturan en tiempo real la telemetría de los dispositivos de red y también de los controladores de dominios para ofrecer capacidades de análisis forense.
Esta visibilidad del plano de control de la red IP/MPLS permite a las compañías de electricidad ver con precisión cómo un tráfico determinado atraviesa la red IP de capa 3 y dónde se puede optimizar el rendimiento de manera continua.
Estas características son las que estamos desarrollando activamente con distintos operadores de servicios eléctricos. Vea lo que dijo el arquitecto principal de redes en una de las más importantes IOU de Estados Unidos sobre su evolución hacia una red basada en Adaptive IP:
La evolución hacia Adaptive IP de una compañía de electricidad propiedad de inversores
En general, el enfoque de tres capas permite a las compañías de electricidad cambiar sus costos de comunicaciones de un modelo financiero de alquiler (OpEx) a uno de capital (CapEx), lo que resulta más atractivo para los CFO de las compañías eléctricas. La red puede escalar para satisfacer las futuras necesidades de comunicaciones sin necesidad de aumentar OpEx y respaldar el camino de las empresas de electricidad hacia las energías renovables y un futuro sin emisiones de carbono.
La respuesta es SÍ, ¡las compañías de electricidad pueden comer su pastel y también tenerlo!