Sistemas inteligentes para el control eficiente de energía distribuida

La energía distribuida se refiere a la generación de electricidad a pequeña escala cerca de su punto de consumo, utilizando sistemas como paneles solares en techos o pequeñas turbinas eólicas, en lugar de grandes centrales eléctricas centralizadas. Esta modalidad reduce las pérdidas de transmisión, integra mejor las fuentes renovables, aumenta la confiabilidad del sistema y permite a los consumidores convertirse en «prosumidores» al generar su propia energía y, en algunos casos, inyectar los excedentes a la red eléctrica. 

Este artículo ofrece un análisis técnico de cómo los DER están transformando las redes eléctricas del siglo XXI: desde estándares interconectados (IEEE 1547, 2030.5) y arquitecturas de control en la nube hasta modelos avanzados de transacciones energéticas P2P y ciberseguridad resiliente. 

¿Qué son los DER y por qué son esenciales para las redes inteligentes?

Los recursos energéticos distribuidos, o DER, son sistemas de energía a pequeña escala que abastecen una ubicación cercana. Los DER pueden estar conectados a la red eléctrica o aislados, y la energía fluye únicamente a sitios o funciones específicas. Incluyen tanto tecnologías de generación de energía como sistemas de almacenamiento de energía. Cuando la generación de energía se realiza mediante recursos energéticos distribuidos, se denomina generación de energía distribuida.

Si bien los sistemas de energía distribuida utilizan diversas fuentes de energía, a menudo se asocian con tecnologías de energía renovable, como paneles solares en tejados y pequeñas turbinas eólicas.

El uso de la energía distribuida ofrece varias ventajas. Los recursos energéticos distribuidos que generan energía a través de fuentes de energía renovables a menudo no producen emisiones, mientras que los DER alimentados con gas natural producen menos emisiones que otros sistemas alimentados con combustibles fósiles. 

Los recursos de energía distribuida también mejoran la resiliencia del sistema eléctrico: pueden ayudar a complementar las centrales eléctricas en momentos de aumento repentino de la demanda de electricidad y servir como fuente de energía de respaldo cuando los fenómenos meteorológicos extremos dañan la infraestructura de las empresas de servicios públicos.

Funcionan no solo como generadores, sino como actores activos de un ecosistema energético bidireccional, capaces de integrarse en modelos como Virtual Power Plants (VPP) o Transactive Energy, aportando servicios auxiliares como regulación de frecuencia, soporte de voltaje y alivio de picos.

Del Tabla. Diferencias entre el modelo centralizado y el sistema distribuido.

Característica	Centralizado	Distribuido (DER)
Localización de generación	Lejana, centralizada	Cercana, en hogares o industrias
Pérdidas por transmisión	Elevadas	Reducidas significativamente
Flexibilidad operativa	Limitada	Alta (escalable y modular)

Este cambio técnico mejora la eficiencia, reduce pérdidas y aumenta la resiliencia de manera significativa.

Tecnologías habilitantes y estándares de interoperabilidad

• IEEE 1547 (Interconexión DER): estándar esencial que regula requerimientos de interconexión, desempeño, seguridad y pruebas. La versión 2018 amplía los rangos de operación y mejora estabilidad ante desconexiones masivas 
• IEEE 2030 Series y 2030.5: promueven interoperabilidad mediante protocolos de comunicación entre DER y sistemas de gestión (DERMS), vitales en despliegues como California y Hawái.
• Arquitecturas Cloud + Edge: se están desarrollando gateways compatibles con Modbus e IEEE 2030.5 que permiten control dinámico de DER con latencia mínima y adaptabilidad real-time 

Almacenamiento energético clave para la estabilidad de red

El almacenamiento de energía se está convirtiendo en un activo crucial para la flexibilidad de los sistemas eléctricos. Su principal valor reside en compensar la variabilidad de las fuentes renovables, como la solar y la eólica, apoyar la integración de la generación distribuida y aliviar la presión sobre las redes de transmisión y distribución. 

Al responder rápidamente a las fluctuaciones de la generación y la demanda, el almacenamiento mejora la estabilidad, la fiabilidad y la eficiencia operativa del sistema. Actualmente, las soluciones más relevantes para su implementación a gran escala son la energía hidroeléctrica de bombeo y los sistemas de baterías, gracias a su rendimiento, adaptabilidad y eficiencia comprobados.

Energía Hidroeléctrica de Bombeo (PSH)

Esta sigue siendo la tecnología de almacenamiento a escala de red más ampliamente implementada. El concepto es sencillo: el exceso de electricidad se utiliza para bombear agua a un embalse superior durante las horas valle. 

Cuando aumenta la demanda, el agua se devuelve al embalse inferior mediante turbinas, convirtiendo la energía potencial almacenada en electricidad. Su alta capacidad de almacenamiento y su larga vida útil hacen de los PSH una solución fiable para la gestión de energía a granel.

Sistemas de almacenamiento de energía en baterías

Las baterías a escala de servicio público están ganando cuota de mercado rápidamente y se prevé que dominen las nuevas instalaciones de almacenamiento en los próximos años.  Proporcionan un suministro de energía rápido, preciso y flexible, lo que las hace ideales para suavizar la variabilidad de la generación renovable, reducir las restricciones y respaldar servicios de red como la regulación de frecuencia y voltaje. 

Los avances en baterías de iones de litio y las nuevas composiciones químicas de las baterías están ampliando la capacidad, reduciendo los costes y mejorando la durabilidad, reforzando su papel en las redes modernas. Los sistemas de baterías (ión-litio, redox de vanadio, estado sólido, hidrógeno, supercapacitores) son fundamentales para equilibrar la intermitencia de solar y eólica mediante almacenamiento en exceso y despacho estratégico.

Las baterías permiten soporte en frecuencia, desplazamiento de picos y estabilización de voltaje elementos críticos para mantener la confiabilidad y eficiencia operativa.

Inteligencia artificial y ML en la operación inteligente

Las redes inteligentes están incorporando algoritmos avanzados de IA y aprendizaje automático (ML) que permiten:

• Pronóstico preciso de generación y demanda.
• Mantenimiento predictivo de infraestructura.
• Optimización del despacho energético con anticipación.

Estos sistemas permiten anticipar fluctuaciones y prevenir fallos, mejorando significativamente la estabilidad y costo operativo.

Microrredes como bloques de resiliencia energética

Una microrred es similar a una red eléctrica, pero que funciona a una escala local, que pueden estar interconectadas, y con una lógica más descentralizada. En lugar de depender de una única fuente central, conecta diversas fuentes de energía distribuida (como generadores eólicos o paneles solares) y recursos de almacenamiento (como baterías).  Estas fuentes suelen estar mucho más cerca de los usuarios finales: hogares, comunidades, empresas o fábricas.

Las microrredes (comunitarias, comerciales, industriales) pueden operar aisladamente o conectadas, ofreciendo energía constante durante fallas del sistema primario. Su uso en hospitales, campus o zonas sensibles refuerza la resiliencia. Las microrredes inteligentes son una solución tecnológica que transforma el modelo energético tradicional, especialmente en el marco de las Mercados Locales de la Energía (MLE). 

Los Mercados Locales de Energía (MLE) permiten la participación ciudadana directa en la producción y el comercio de energía. Un estudio realizado a usuarios en Suiza encuestó a más de 600 consumidores de electricidad mediante un análisis conjunto basado en la elección para explorar las preferencias por diversas características de los MLE. 

Los tres segmentos de consumidore

1. Entusiastas de las energías renovables: (42 %), interesados ​​en la combinación energética y la inversión ciudadana en energía fotovoltaica;
2. Sensibles al precio: (30 %), impulsados ​​principalmente por los costes; y 
3. No involucrados: (28 %), centrados en la combinación energética, pero ambiguos a la inversión en energía fotovoltaica. 

Las variables demográficas, así como también las psicológicas, ayudaron a caracterizar estos segmentos, lo que indica plantear estrategias de comunicación personalizadas para incentivar la participación en los futuros mercados energéticos.  Las estrategias de comunicación deberían centrarse en el segmento de los “entusiastas de las energías renovables” y enfatizar los beneficios ambientales y la participación ciudadana para aprovechar su alta motivación en querer participar.

Comercio de energía P2P: innovación técnica y regulatoria

• El mercado global de plataformas P2P crece desde USD 138 millones (2024) con proyección a USD 2.34 mil millones en 2035 (CAGR ≈ 30 %) 
• Otro análisis indica una proyección aún mayor: USD 10.38 mil millones en 2034 (CAGR ≈ 34 %) 
• Estas plataformas permiten que prosumidores intercambien energía localmente sin intervención directa de redes centralizadas.

Modelos innovadores:

• Blockchain para transacciones seguras, precios dinámicos basado en teoría de juegos y sistemas P2P micro-red (2025) 
• Estudio en Irlanda presenta roadmap técnico y regulatorio para desplegar P2P comunitarios.
• Deloitte destaca plataformas P2P como catalizadoras del cambio estructural del mercado energético.

Beneficios técnicos, ambientales y económicos

• Ambiental: reducen emisiones de GEI y dependencia de combustibles fósiles.
• Económico: ahorro para usuarios, nuevos modelos como comercio entre pares, reducción de inversión en infraestructura centralizada 
• Operativo: menor pérdida energética, mejor respuesta a demanda y mayor resiliencia.

Retos técnicos y regulatorios

Las redes de Recursos Energéticos Distribuidos (DER, por sus siglas en inglés) —paneles solares, turbinas eólicas, baterías, micro-turbinas y sistemas de gestión asociados— están cada vez más interconectadas con sistemas de control y plataformas digitales. Esta interconexión habilita eficiencia y flexibilidad, pero también amplía la superficie de ataque cibernético.

Principales vulnerabilidades

– Protocolos de comunicación no cifrados (ej. Modbus, DNP3).
– Acceso remoto no seguro a sistemas de control y SCADA.
– Dispositivos IoT sin endurecimiento que se convierten en puntos de entrada.
– Falta de segmentación de redes, permitiendo movimientos laterales del atacante.

Estrategia recomendada: Defensa en profundidad

Para robustecer la resiliencia digital de las redes DER, se recomienda adoptar un enfoque de defensa en múltiples capas que abarque la prevención, detección, mitigación y recuperación. En la fase de prevención, resulta clave aplicar la segmentación entre redes OT e IT, implementar autenticación multifactorial y cifrado de extremo a extremo, así como establecer políticas de endurecimiento en los dispositivos de campo. En el ámbito de la detección, se requiere un monitoreo continuo del tráfico mediante IDS e IPS específicos para entornos ICS/OT, complementado con modelos de detección de anomalías basados en inteligencia artificial.

La mitigación debe apoyarse en manuales de respuesta rápida, en la gestión rigurosa de accesos privilegiados a través de soluciones PAM y en la limitación de la propagación de amenazas mediante firewalls industriales. En cuanto a la recuperación, es esencial contar con planes de continuidad operativa y de recuperación ante incidentes, respaldados por copias de seguridad inmutables y seguras, además de la realización periódica de ejercicios de ciber-resiliencia.

La ciberseguridad en redes DER distribuidas es un asunto urgente, ya que la explotación de vulnerabilidades podría comprometer la estabilidad energética, la confiabilidad operativa e incluso la seguridad nacional. Por ello, la implementación de estrategias de defensa en profundidad, mecanismos de detección avanzada, planes de mitigación efectivos y protocolos de recuperación constituye una prioridad para garantizar la resiliencia digital del sistema eléctrico del futuro.

DER como motor de descarbonización y neutralidad de carbono

Los recursos energéticos distribuidos desempeñan un papel clave en el cumplimiento de los Objetivos de Desarrollo Sostenible y en la consecución de las metas de neutralidad de carbono para 2050. Su integración con el hidrógeno verde y la electrificación del transporte genera sinergias positivas que fortalecen la transición energética hacia un sistema más limpio, resiliente y sostenible.s DER contribuyen al cumplimiento de los Objetivos de Desarrollo Sostenible y las metas de neutralidad de carbono para 2050, integrándose con hidrógeno verde y electrificación del transporte.

La descarbonización se refiere a la reducción sistemática de la intensidad de carbono en la generación de energía, la producción industrial y la prestación de servicios. Se centra en las principales fuentes de emisiones de gases de efecto invernadero (GEI), principalmente la combustión de combustibles fósiles, sustituyéndolas por alternativas bajas en carbono o neutras en carbono. 

El objetivo general es lograr una economía de cero emisiones netas, donde las emisiones residuales inevitables se compensen mediante estrategias de eliminación como la reforestación a gran escala, la captura directa de aire o la captura, utilización y almacenamiento de carbono (CCUS). Si bien las compensaciones de carbono pueden mitigar las emisiones residuales, no pueden sustituir la necesidad fundamental de reducir las emisiones en origen. Una estrategia sólida de descarbonización prioriza la mitigación directa y las mejoras en la eficiencia, seguidas de medidas de compensación únicamente para aquellas emisiones cuya reducción a corto plazo sea técnica o económicamente inviable.

Conclusiónes

La sinergia entre DER y redes inteligentes está cimentando un nuevo paradigma energético: descentralizado, resiliente, sostenible y digitalizado. Gracias a estándares técnicos robustos (IEEE 1547, 2030.5), tecnologías bordes de la nube, IA, P2P y modelos regulatorios innovadores, el futuro de la red eléctrica promete ser más eficiente y adaptable a las exigencias del siglo XXI.

El éxito de esta transformación dependerá de avanzar en interoperabilidad, seguridad cibernética, políticas públicas adecuadas y modelos de mercado inclusivos. Con ello, las redes eléctricas del futuro serán más eficientes, responsables y adaptadas al ritmo dinámico del siglo XXI.

Referencias

1. https://www.energy.gov/eere/i2x/doe-distributed-energy-resource-interconnection 
2. https://standards.ieee.org/beyond-standards/ieee-standards-for-the-evolving-distributed-energy-resources-der-ecosystem
3. https://link.springer.com/article/10.1007
4. https://arxiv.org/abs
5. https://market.us/report/peer-to-peer-energy-trading-platforms-market