Esta documentación, disponible en inglés, se difundirá próximamente entre los participantes de Enlit Europe 2025, evento internacional de referencia para el sector eléctrico en el contexto de la transición energética que se celebra en Bilbao del 18 al 20 de noviembre y que espera en torno a 15.000 asistentes.
Este documento es el resultado de los trabajos realizados en EIDER en el marco de la actividad que tiene por objetivo contextualizar la situación actual en lo que se refiere a soluciones de virtualización en todos los aspectos implicados en las mismas. En este documento se analizan las relacionadas con tipos de computación, soluciones basadas en máquinas virtuales e hipervisores y contenedores, ciberseguridad, comunicaciones, revisión de entornos cloud, orquestadores para despliegue, gestión y configuración de aplicaciones basadas en contenedores, gestores de identidades, registro de contenedores, herramientas de configuración… Concretamente, en el entregable se realiza una comparativa de alternativas en tres ámbitos: máquinas virtuales vs. contenedores; orquestadores; gestión de identidades y seguridad.
Como en otros muchos sectores, la digitalización ha llegado a al sector de la energía en general, al de la energía eléctrica en particular y más específicamente al de las redes eléctricas, tanto de transporte como de distribución. Esta digitalización tuvo su origen en los equipos de medida, protección y control, que pasaron hace décadas a ser equipos electrónicos inteligentes (IED) basados en 1) un hardware propietario a medida, con capacidad de proceso, con entradas/salidas analógicas/digitales y comunicaciones digitales y 2) software embebido en el mismo que se encarga de dar al IED la funcionalidad requerida gestionando adecuadamente entradas, salidas y comunicaciones.
La evolución de los estándares y el fuerte desarrollo de las TICs han hecho evolucionar los IEDs y por ende los centros de operación de las utilities eléctricas de transporte (TSO) y distribución (DSO) hacia las denominadas Redes Inteligentes o Smart Grids. El avance de nuevas tecnologías digitales (Virtualización, Edge Computing, Ciberseguridad, IoT, Big Data …) ha permitido un gran avance en muchos sectores y las redes eléctricas no son del todo ajenas al mismo.
En este marco y, como continuación de los desarrollos realizados desde el año 2022en el proyecto ELKARTEK VIRTGRID – Tecnologías digitales para virtualización e interoperabilidad de funciones en smart grids, el proyecto EIDER tiene entre sus objetivos el establecimiento de arquitecturas Cloud-edge computing virtualizadas. Para ello se plantean una serie de casos de uso, entendidos como pruebas de concepto, para su validación.
Para alcanzar este objetivo hay que tener en cuenta la situación actual en lo que se refiere a soluciones de virtualización en todos los aspectos implicados en las mismas. En este documento se analizan las relacionadas con:
Y se realiza una comparativa de alternativas en tres ámbitos: máquinas virtuales vs. contenedores; orquestadores; gestión de identidades y seguridad.
Las alternativas de arquitecturas de virtualización se particularizan en el documento para las funcionalidades requeridas por las redes eléctricas inteligentes en sus diferentes ámbitos, esencialmente para subestaciones y centros de transformación; pero también para líneas de media tensión y prosumidores en baja tensión.
También se revisan iniciativas de virtualización en el ámbito de las smart grids, tanto de alianzas (LF Energy proyecto SEAPATH, vPAC, E4S) como experiencias (EPICS, MiDE4S, CT4.0), esencialmente en los ámbitos de subestación y de centro de transformación; también de proyectos de investigación (VIRTGRID, IA4TES).
Por último, el documente presenta las arquitecturas específicas que se proponen para los distintos casos de uso que se abordan en el proyecto EIDER:
La figura que se muestra a continuación, además de reflejar las distintas tecnologías digitales que aborda el proyecto, ilustra gráficamente los ámbitos de aplicación de los casos de uso indicados, casos de uso que en el proyecto se desarrollan con la consideración de pruebas de concepto.
Este documento es el resultado de los trabajos realizados en EIDER en el marco de la actividad que tiene por objetivo identificar las necesidades futuras de la red eléctrica relacionadas con el despliegue de funcionalidades nuevas y ya existentes sobre equipos hardware genéricos, con nuevas funcionalidades software a securizar, orquestar y desplegar en el edge y con conectividad al cloud. Funcionalidades clásicas que interactúan con las otras nuevas como pueden ser la gestión energética de las cargas del prosumidor, el control dinámico de baja tensión y los sensores de línea de MT que interactúan con los sistemas de protecciones. En este entregable se definen los casos de uso en los que aplicar la virtualización y que cubren distintos ámbitos de la red de distribución: centro de transformación, infraestructura de medida de contadores, prosumidores y sensorización de las líneas eléctricas.
Las redes eléctricas están en constante evolución para adaptarse a las demandas y desafíos actuales, para lo que a corto y medio plazo se debe dar respuesta a un conjunto de necesidades que, de forma genérica se pueden agrupar en los siguientes ámbitos:
Todas estas necesidades implican mejoras en los equipos y sistemas actuales o nuevos desarrollos, que deberán cumplir un conjunto de requisitos en los distintos ámbitos de las redes eléctricas, entre ellos en los nodos con más inteligencia (subestaciones y centros de transformación). Algunos de los requisitos comunes a Subestaciones y Centros de transformación son:
Además, el documento recoge para las distintas funcionalidades desplegadas en los centros de transformación y subestaciones los valores que deben cumplir requisitos específicos tales como: Sensórica /IOs, Procesado de señal, Necesidades de latencia, Memoria RAM, Memoria no volátil, CPU, Disponibilidad, Interfaces comunicaciones, Volumen de datos a transmitir, Redundancia.
Más allá de las subestaciones y los centros de transformación, para conocer el estado de la red se precisa también la observabilidad de las redes eléctricas, mediante la instalación de sensores específicos. A los requisitos de tiempo de respuesta hay que añadir los específicos de alimentación, tamaño reducido, capacidad de computación también reducida, condiciones ambientales de temperatura, humedad y contaminantes, facilidad de instalación y mantenimiento para aminorar los riesgos de seguridad para los técnicos, diagnóstico remoto, …
En lo que respecta a los prosumidores en baja tensión, individuales o agregados, desde el punto de vista del DSO supone un reto que requiere garantizar el servicio con la calidad demandada del mismo, independientemente de la participación activa de los prosumidores.
La investigación en Tecnologías Digitales que aborda el proyecto EIDER supone una serie de retos tecnológicos, entre los que se encuentran: arquitecturas de virtualización Cloud-Edge, interoperabilidad semántica (modelos de datos), ciberseguridad y gestión de identidades, asignación de recursos de computación, orquestación, despliegue y escalado en el Edge y aplicación de distintas técnicas e Inteligencia Artificial.
Todo ello se pone de manifiesto en una serie de casos de uso asociados a los distintos dominios de las redes eléctricas, tal como se muestra a continuación:
| Caso de Uso | Dominio |
| Sensórica virtualizada en líneas eléctricas | Distribución, en particular Líneas aéreas |
| Control dinámico de tensión en el CT | Distribución, en particular subestaciones secundarias de MT/BT (CT) |
| Soporte a la tensión de red desde plantas FV | Recursos Energéticos Distribuidos (DER) |
| Analítica de datos de gestión de red a partir de los datos de los smart meters de los prosumidores | Instalaciones del Cliente, en su consideración de Prosumidor |
| Analítica de datos para gestión energética del prosumidor | Instalaciones del Cliente, en su consideración de Prosumidor |
Cada uno de estos casos de uso se define en detalle en este documento, utilizando la metodología propuesta en el estándar IEC-62559-2: Use case methodology. Part 2: Definition of the template for use case, actor list and requirement list.
Se indica a continuación el objetivo identificado para cada uno de estos casos de uso.
Sensórica virtualizada en líneas eléctricas: desarrollo y validación que permita incorporar virtualización y contenerización a equipamiento con capacidades reducidas en el mundo de la sensórica de baja y media tensión.
Control dinámico de tensión en el CT: reducción de eventos de calidad de suministro en la red de baja tensión relacionados con la tensión y/o aumento de la capacidad de acogida de la red según las políticas definidas por el distribuidor a través de la operación de transformadores OLTC ubicados en la subestación secundaria (SS).
Soporte a la tensión de red desde plantas FV: Mejora de la seguridad del control directo de los inversores fotovoltaicos desde el DSO para que puedan contribuir a la estabilización de la tensión de la red eléctrica (inyección de reactiva desde los inversores fotovoltaicos) a partir de las consignas recibidas por los sistemas de optimización.
Analítica de datos de gestión de red a partir de los datos de los smart meters de los prosumidores: Se pretende mediante algoritmia Machine Learning y Deep Learning, resolver problemas de la falta de visibilidad de la red de baja tensión: entre ellos Detección de variaciones en la infraestructura de MT, Descubrimiento de la topología de MT y BT en base a datos de la BT, Detección de prosumidores con autoconsumo fotovoltaico y con vehículo eléctrico.
Analítica de datos para gestión energética del prosumidor: Gestión energética de los recursos controlables de un prosumidor con un esquema de autoconsumo individual, para minimizar la factura energética del prosumidor. Se define en base a la relación entre dos actores (el Prosumidor y el Proveedor de Servicios Energéticos) y una infraestructura que consta de funcionalidades relativas a sistemas de predicción de recursos no controlables, modelado del comportamiento de los recursos flexibles y planificación operacional y despacho energético de los recursos flexibles.
El proyecto EIDER, coordinado por Aclara-Hubbell, se desarrolla en colaboración con Ayesa, ITS, Ormazabal, Save y Zigor y está subvencionado por el Gobierno Vasco a través del programa Hazitek y los Fondos FEDER de la Unión Europea.
El proyecto EIDER aborda la investigación en tecnologías digitales para el desarrollo de productos y sistemas que permitan desplegar funcionalidades en arquitecturas Edge Computing en los nodos de la red eléctrica de Media Tensión y Baja Tensión, incrementando así su visibilidad y control y facilitando la introducción de mecanismos de gobernanza en los canales de información y la integración de los prosumidores (usuarios que producen y consumen energía eléctrica) en la red. Se trata de un proyecto de investigación industrial en colaboración con carácter estratégico que inició su actividad en 2024 y que contribuirá a mejorar el posicionamiento y la ventaja competitiva de la cadena de valor de Redes inteligentes en Euskadi.
Transformación del dato en conocimiento, virtualización y Edge Computing
El Plan de Acción de Redes eléctricas de la UE establece la necesidad de invertir en torno a 584.000 M€ en redes eléctricas hasta 2030, con foco en la red de distribución e incluyendo una partida de unos 170.000 M€ destinada a la digitalización.
Ante el gran volumen de datos de operación en redes eléctricas, disponibles gracias al despliegue de equipos electrónicos para la medida y control (IEDs) y a la implementación de Tecnologías de la Información y la Comunicación (TICs), se han desarrollado numerosos servicios en torno al dato dirigidos a facilitar la integración de renovables, proporcionar información en tiempo real al prosumidor, operar la flexibilidad de la demanda eléctrica, etc.
En la actualidad, tendencias tecnológicas como la virtualización y el Edge Computing están promoviendo una evolución de los IEDs mono-funcionalidad hacia equipos hardware genéricos sobre los que desplegar funcionalidades software en el Edge de forma orquestada y segura. De esta forma, surgen nuevos modelos de negocio que persiguen una retribución justa de las soluciones digitales para redes eléctricas: actualizaciones firmware/software, nuevas funcionalidades…
EIDER: impulso a la colaboración en la cadena de valor a través del desarrollo tecnológico
Los socios de EIDER colaborarán en el diseño de arquitecturas Edge Computing – Cloud y mecanismos de gestión del dato que aumenten la visibilidad y el control de la red eléctrica e integren a los prosumidores.
Entre los objetivos del proyecto, cabe destacar: 1. Generar mecanismos para la gestión y transferencia del dato entre los microservicios del Edge de forma automatizada, preservando los principios de Gobernanza y Soberanía; 2. Desarrollar arquitecturas Cloud ‑ Edge Computing para desplegar funcionalidades software virtualizadas en el Centro de Transformación y en líneas eléctricas; 3. Implementar tecnologías de Machine Learning para desplegar funcionalidades de supervisión y control avanzadas sobre y de sistemas de potencia; 4. Proteger y dotar de soluciones de ciberseguridad a los componentes virtualizados en el Edge y 5. Validar las pruebas de concepto mediante sistemas ciberfísicos en un entorno de laboratorio.
Para ello, EIDER aborda retos tecnológicos relacionados con la investigación en tecnologías de gestión del dato para el despliegue automatizado de inteligencia en el Edge o en nodos de la red; la integración de algoritmia para habilitar nuevas funcionalidades virtualizadas en el Edge; la investigación en tecnologías facilitadoras de arquitecturas Cloud-Edge; y la definición de casos de uso para validar el despliegue de nuevas funcionalidades en la red.
Concretamente, los casos de uso que se han identificado giran en torno a sensórica virtualizada en las líneas eléctricas, control dinámico de tensión en el Centro de Transformación, soporte a la tensión de red desde plantas fotovoltaicas, analítica de datos de gestión de red a partir de los datos de los smart meters de los prosumidores y analítica de datos para gestión energética del prosumidor.
El proyecto está coordinado por Aclara (Grupo Hubbell), proveedor de tecnologías e infraestructuras inteligentes para servicios de electricidad, agua y gas. El consorcio se completa con otras cinco empresas: Ormazabal (Grupo Velatia), referente en soluciones personalizadas para compañías eléctricas, usuarios finales de electricidad y aplicaciones de sistemas de energías renovables; Zigor, fabricante de soluciones de electrónica de potencia para los sectores de energía, transporte y distribución eléctrica e industria; ITS Security (Grupo Ayesa); integrador especializado en la gestión 360º de servicios de ciberseguridad; Ayesa, proveedora de soluciones TIC (Ciberseguridad, infraestructuras Cloud, metodologías DevSecOPS, servicios gestionados, CAU, IA) para diversos sectores, Singular Avenue (SAVE), spin-out de EAVE centrada en I+D+i para la instalación de placas fotovoltaicas, sistemas de almacenamiento de energía y cargadores para vehículos eléctricos.
EIDER cuenta también con el apoyo de cinco agentes científico-tecnológicos de la Red Vasca de Ciencia, Tecnología e Innovación (RVCTI): Tecnalia colabora con todos los socios en el diseño del entorno de experimentación, entre otros, mientras que Ormazabal, Zigor y Ayesa se apoyan en sus respectivas unidades empresariales de I+D, Ormazabal Corporate Technology, Zigor R&D y el Instituto Ibermática de Innovación (I3B). El Cluster de Energía, por su parte, da soporte al consorcio coordinando las labores de comunicación y difusión del proyecto.
