Resumen ejecutivo entregable E1.2: Arquitectura de referencia EIDER

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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:

  • Tipos de computación: cloud, fog, edge e IoT computing
  • Soluciones basadas en máquinas virtuales (VM) e hipervisores y contenedores, con distintas alternativas: VMWare y VirtualBox para VM y Docker, Podman o LXD para contenedores.
  • Ciberseguridad, tratando los riesgos en cada punto de solución de virtualización, los estándares de seguridad para mitigar esos riesgos y las soluciones/directrices que se propone aplicar/considerar.
  • Comunicaciones, con revisión de protocolos de comunicación en el cloud (MQTT, LwM2M, OPC-UA, API REST, SOAP, WebSockets)
  • Somera revisión de entornos cloud (AWS, Azure y Google Cloud)
  • Orquestadores (componentes y herramientas) para despliegue, gestión y configuración de aplicaciones basadas en contenedores, gestores de identidades, registro de contenedores, herramientas de configuración

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:

  • Sensórica virtualizada en líneas eléctricas.
  • Control dinámico de tensión en el CT
  • Soporte a la tensión de red desde plantas FV
  • Analítica de datos de gestión de red a partir de los datos de los smart meters de los prosumidores
  • Analítica de datos para gestión energética del prosumidor

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.