Los medidores inteligentes tienen el potencial de mejorar la sostenibilidad de nuestras redes de distribución de energía al reducir las pérdidas en la distribución de energía y reducir la construcción de nuevas redes. Si bien esto se basa en sus propias credenciales «verdes», esto también beneficia a las empresas de distribución de energía al reducir los costos operativos y de capital.
Los medidores inteligentes hacen esto al exponer información sobre el consumo y la generación de energía en el punto final y la «calidad» de la energía que se recibe del distribuidor.
Cuando esta información se expone a las últimas herramientas de optimización de la red, muestra a los distribuidores cómo reconfigurar sus redes para reducir las pérdidas por calor y vibraciones y utilizar mejor la capacidad disponible.
Un punto fundamental es cómo obtener la información expuesta por millones de dispositivos en el campo hasta el punto en que se pueda analizar. Los números pronto se acumulan, millones de medidores, exponiendo unos pocos MB de datos por día; antes de que se den cuenta, los distribuidores están en TB de datos. Si bien procesar esos datos es un desafío, un punto más fundamental es obtenerlos en primer lugar.
Los medidores inteligentes han sido equipados para comunicaciones celulares durante años:
- Las redes 2.5G (GPRS y EDGE) y 3G hicieron que la carga de datos desde medidores inteligentes fuera práctica para las aplicaciones relativamente poco exigentes de su época
- 4G ahora es estándar y proporciona rutas de gran ancho de banda para computación personal, comunicación y entretenimiento, pero su aplicación al Internet de las cosas (IoT, o el concepto de muchos dispositivos remotos que se comunican constantemente, pero con volúmenes de datos relativamente pequeños) no fue tan bien dirigido
- 5G ofrece un ancho de banda aún mayor e incluye mecanismos para el intercambio de información
- Para abordar los detalles de IoT, existen tres enfoques paralelos con el fin de conectar millones de dispositivos para servicios de banda ancha de velocidad relativamente baja (o estrecha): NB-IoT, LTE Cat 1 y LTE Cat M1. Estos a menudo se agrupan dentro de la familia de servicios 5G.
Entonces, la pregunta importante ahora es «¿Qué tecnología es la más adecuada para la medición inteligente»? Algunos criterios útiles son:
- ¿Cuántos datos deben enviarse en general como promedio?
- ¿Cuál es la velocidad máxima de datos necesaria para ser compatible?
- ¿Cuánta latencia se puede aceptar (es decir, cuánto tiempo se preparan las aplicaciones para responder a una solicitud)?
- ¿Cuánta energía se puede dedicar a los equipos de comunicaciones (por ejemplo, el dispositivo tendrá que funcionar con batería durante días, meses o años o hay un suministro de red disponible)
- Cobertura/penetración (es decir, cuánto concreto atravesará la señal y, por lo tanto, qué tan adecuada es la tecnología para el despliegue interno y subterráneo)
- Densidad de punto final (es decir, la cantidad de sesiones que deben alojarse en la celda; mucho mayor para implementaciones urbanas)
- ¿Qué caso de uso debe ejecutarse (por ejemplo, usar la conexión para cargar firmware es muy diferente a usar la conexión solo para recuperar datos)?
- ¿Cuánto tiempo es probable que los servicios estén disponibles? si son heredados hoy, corren el riesgo de ser reemplazados
- ¿Qué servicios se ofrecen localmente?
Debido a que un tamaño no sirve para todos, y los medidores inteligentes son solo un uso de los servicios de datos móviles, este conjunto de criterios nos ayuda a posicionar varias aplicaciones frente al rango de opciones que tenemos.
En primer lugar, observamos las tecnologías heredadas, 2.5G y 3G. Si bien todavía están vigentes en la mayoría de los países, se están eliminando gradualmente. Con las implementaciones de medidores inteligentes considerando 10 a 15 años de tiempo de implementación de campo, el potencial de que estas tecnologías sean descontinuadas parecería descalificarlas de inmediato. Aparte de eso, el ancho de banda (alrededor de 100 kbps para 3G y menos para 2.5G), la latencia (alrededor de 100 milisegundos) y la penetración de la señal para estas tecnologías las hacen poco prácticas para satisfacer la creciente demanda de datos para las implementaciones de redes y medición inteligentes.
Entonces, echemos un vistazo a 4G. La tecnología está optimizada para la transmisión de medios móviles: expone los servicios de descarga de banda ancha (normalmente de 18 a 36 Mbps) a dispositivos altamente móviles (teléfonos inteligentes en automóviles y trenes) con aplicaciones que dependen en gran medida de una latencia baja (alrededor de 50 mseg) y un alto rendimiento (voz, vídeo y otras aplicaciones en tiempo real). El desafío es la capacidad de 4G para «reducirse» a millones de dispositivos, cada uno de los cuales «llama» para intercambiar (en gran medida cargar) solo varios 100 Kbytes de datos cada 5 a 15 minutos como una «transacción en ráfagas». Si bien se están implementando medidores inteligentes habilitados para 4G, se puede considerar que usan un mazo para romper una nuez y no son un uso realmente eficiente de la tecnología (o del presupuesto), especialmente en instalaciones urbanas densas donde una celda puede verse abrumada rápidamente por el volumen de conexiones.
Esto nos deja con 5G LTE Cat 1, LTE Cat M1 y NB IoT. Estos tienen la ventaja sobre 4G de haber sido diseñados específicamente para aplicaciones IoT.
En algunos países, el último punto efectivamente toma la decisión: algunos países han priorizado una tecnología sobre otra. Afortunadamente, NB-IoT y LTE pueden funcionar para la aplicación de medidor inteligente, así que está bien.
Pero, cuando la infraestructura de un país ofrece una opción, vale la pena considerar algunos puntos de comparación porque NB-IoT y LTE tienen diferencias que afectarán la eficiencia de los casos de uso de medición inteligente.
Con las comunicaciones de medición inteligente, los puntos clave son:
- Llegar al alto volumen de información disponible; la regulación ahora está impulsando datos de perfil de carga completos de 15 minutos, y algunas aplicaciones sugieren una recopilación de información de 5 minutos e incluso 1 minuto
- Permitiendo conexiones a entornos urbanos muy densos, con decenas de metros por cada 100 metros cuadrados en algunos casos
- Control remoto de dispositivos, a efectos de control y respuesta a la demanda
- Configuración remota y actualización de FW y SW
- Tener la opción de implementar en sótanos y dentro de múltiples paredes circundantes
- Latencia razonablemente baja para que se pueda realizar el sondeo de millones de dispositivos sin tener que esperar entre la solicitud y la respuesta.
Al observar las demandas de las comunicaciones de los medidores inteligentes, es evidente que tanto LTE Cat M1 como NB-IoT son soluciones creíbles, y muchos proveedores de medidores inteligentes ofrecen soporte para ambos.
Sin embargo, en países donde ambos son compatibles, el caso de LTE Cat M1 parece más sólido, impulsado por la velocidad de datos más alta, la latencia más baja y un mejor soporte para alta densidad. Cuando un distribuidor busca las capacidades a largo plazo del medidor inteligente para lograr la sostenibilidad energética a largo plazo, la primera opción debe ser LTE Cat M1.
Fuente: Smart meters: Which next gen cellular and why (smart-energy.com)
