Start-up challenge: Resiliencia de las redes eléctricas ante desastres naturales

La start-up tecnológica vasca Woza Labs Enlace externo, se abre en ventana nueva. utilizará su conocimiento en Sistemas de Información Geográfica (GIS) y en análisis de imágenes satelitales para la creación de un software ad hoc que permita a nuestro negocio de Redes conocer cómo el calentamiento global y los nuevos eventos climáticos extremos pueden afectar a nuestros activos de redes. Así, tenemos el objetivo de predecir y cuantificar posibles daños en nuestros activos de red como, por ejemplo, aquellos causados por la caída de árboles o ramas en las inmediaciones de las líneas de distribución eléctrica.

Este programa digital, que además analizará de qué manera debemos priorizar inversiones o reformas en la red para mitigar estos riesgos a causa del cambio climático, va a probarse en nuestra red de distribución de Bizkaia (País Vasco) con la posibilidad de escalarse posteriormente a otras geografías donde opera el grupo. 

Contexto

Iberdrola cuenta con más de 1,1 millones de kilómetros de líneas eléctricas de transmisión y distribución repartidas en Estados Unidos, Brasil, Reino Unido y España. Esta red se compone de más de 4.400 subestaciones de alta a media tensión y más de 1,5 millones de transformadores de distribución de media a baja tensión, construidos y operados para suministrar un servicio de alta calidad y fiabilidad a un total de 31 millones de puntos de suministro eléctrico.

El sistema eléctrico es la columna vertebral de la sociedad moderna. Básicamente, es el sector del que dependen casi todos los demás para su funcionamiento rutinario. Esto es especialmente cierto en Europa, que posiblemente tenga la red eléctrica más compleja del mundo, compuesta por miles de unidades de generación, cientos de miles de subestaciones y más de 5 millones de kilómetros de líneas, y operando en todo el continente. Además, la red eléctrica tiene la tarea de mantener las operaciones el 100 % del tiempo, incluso a pesar de condiciones climáticas extremas, escasez de combustible, ataques directos y errores humanos.

Igualmente, la necesaria descarbonización de la economía supone la electrificación de muchos sectores que consumen otros tipos de energía, así como la integración de las nuevas tecnologías de generación distribuida renovables que requieren, cada vez más, un funcionamiento de la red eléctrica estable, robusto y, a la vez, flexible.

Para que el sistema eléctrico funcione de manera eficiente y fiable, debe mantener un funcionamiento continuo en sus cuatro elementos clave: generación; transmisión, distribución y demanda. Sin embargo, la red de distribución, por su extensión y nuevas amenazas ambientales debidas al cambio climático requiere cada vez más inversiones que mejoren su resiliencia para afrontar estas amenazas.
 

Fallos en las redes por riesgos naturales

Los datos históricos muestran que parte de los fallos en las redes de distribución en entornos forestales se deben a caídas de árboles y ramas sobre los conductores, tanto dentro como fuera de la zona de servidumbre de las líneas. 

Estas caídas no tienen una sola causa, si no que en general, se deben a una suma de ellas (viento, plagas, erosión del suelo, etc.), sin embargo, todas ellas parece que incrementan con el aumento de los fenómenos climáticos extraordinarios asociados al cambio climático (fuertes tormentas, olas de calor extremas, etc.).

El proceso de tala y poda actual asociado a las líneas eléctricas está muy digitalizado e industrializado. Sin embargo, las compañías de distribución eléctrica no pueden actuar fuera de estas áreas y esta gestión no tiene en cuenta los mencionados fenómenos meteorológicos adversos extraordinarios asociados al cambio climático, que cada vez son más recurrentes y de mayor intensidad, siendo más difícil identificar los árboles con riesgo de caída.

Por lo tanto, para determinar los riesgos y amenazas de interrupciones en la red de distribución causadas por eventos asociados a fenómenos climáticos extremos o condiciones ambientales y poder evaluar inversiones que disminuyeran estos riesgos, hemos de tener en cuenta los siguientes factores ambientales primarios: viento, densidad de vegetación, estructura del suelo y su evolución a largo plazo debido al cambio climático.

Descripción del reto

En este contexto, Iberdrola, a través de su Programa de Start-ups PERSEO, busca soluciones que permitan realizar predicciones que planifiquen y cuantifiquen los riesgos relacionados con el clima. El fin es reducir al máximo los daños causados en los activos de red por la caída de árboles o ramas en las inmediaciones de las líneas de distribución eléctrica, inicialmente en la zona de Vizcaya.

El objetivo es cuantificar el aumento del riesgo de daño en la red de distribución eléctrica producido por la caída de árboles y/o ramas, con información que ayude a responder a las siguientes preguntas:

¿Cuáles son los impactos y las compensaciones coste-beneficio de las diferentes inversiones en la red de distribución?
¿Qué tipo de inversión en la red de distribución reducirá más el riego?
¿Cómo podemos mejorar la resiliencia de la red eléctrica ante las amenazas del cambio climático? 

La soluciones deberán cumplir los siguientes requisitos: 

• Predicción de la caída de árboles y/o ramas, reproduciendo la probabilidad de ocurrencia, la estabilidad del arbolado y las condiciones bajo las que se producirá la caída (ej. Velocidad del viento). 
• Capacidad de visualizar el impacto y la importancia de las condiciones ambientales, mediante un diagnóstico y predicción de las condiciones climáticas y su evolución, al menos con una resolución mínima de 30 metros.
• Evaluación del impacto económico basado en las consecuencias si no se toman acciones preventivas
• Evaluación de las inversiones necesarias, así como los costes evitados, y descripción de las medidas correctivas propuestas
• Comparación y evaluación de los distintos escenarios posibles (ej. actual, futuro en función de la evolución del clima, futuro tras ejecutar las inversiones de mejora).

Entre otros, se valorará positivamente que la solución: 

• Permita diferenciar predicciones en función del tipo de suelo y vegetación
• Permita transmitir la información en un formato compatible e intuitivo
• Utilice fuentes de información oficiales y gratuitas
• No necesite generar modelos climáticos
• Proponga métodos de aprendizaje automático para asociar las condiciones ambientales con la ocurrencia registrada de eventos de daños a los árboles en la red.

Además, se considerará:

• La madurez, fiabilidad y escalabilidad de la solución
• La simplicidad de instalación y mantenimiento
• La integración con los sistemas de monitorización actuales
• El coste total, tanto inicial como recurrente
• Usos adicionales que se puedan hacer de la tecnología empleada (ayuda a la gestión de la poda, supervisión de distancias de seguridad, medida de otros parámetros de las líneas, impacto sobre la avifauna, etc.).

El reto se lanza dentro del marco de BiOK!, el lugar de encuentro que se ofrece desde BEAZEnlace externo, se abre en ventana nueva.  (entidad del Departamento de Promoción Económica de la Diputación Foral de Bizkaia) para la generación de nuevas oportunidades de negocio, en colaboración con el nuevo centro de innovación en redes inteligentes de Iberdrola, el Global Smart Grids Innovation Hub.

Iberdrola hará del Hub un referente mundial en redes inteligentes, a través de la colaboración abierta y el co-working entre técnicos de i-DE, proveedores, start-ups y diferentes organizaciones de todo el mundo. El equipo de expertos del negocio de Redes de Iberdrola será el responsable de seleccionar aquella solución, o soluciones innovadoras que permitan la identificación temprana de incendios próximos a líneas eléctricas.