Seguridad

Protección de la red eléctrica: creación de resiliencia en sistemas esenciales

La red eléctrica es fundamental para nuestra vida cotidiana y la economía. Las interrupciones en sus sistemas pueden tener efectos devastadores.

A pesar de que la energía eléctrica constante ha sido una necesidad humana básica durante más de un siglo; más que nunca, la red se enfrenta a una creciente avalancha de amenazas.

TechNewsWorld habló con expertos en el campo sobre la naturaleza crítica de la red y qué se puede hacer para reforzar la columna vertebral de la infraestructura de la sociedad.

“La electricidad es un producto esencial que impulsa la vida diaria, los negocios y los servicios esenciales, incluida otra infraestructura crítica como los sistemas de seguridad, las comunicaciones, los sistemas de suministro de gas e incluso el transporte, con la tasa creciente de adopción de vehículos eléctricos”, Hala Ballouz, presidente de Electric Power Engineers, dijo a TechNewsWorld.

Además, agregó, “el uso de electricidad por parte de los residentes y las empresas cambia por segundos y por milisegundos para algunos de los dispositivos utilizados por estos consumidores finales. La red eléctrica realiza el trabajo crítico y complejo de equilibrar la energía generada con las necesidades energéticas fluctuantes de los consumidores”.

Protección dinámica

La red eléctrica, debido a su complejidad, requiere sistemas complicados para protegerla.

“Cualquier amenaza o interrupción de la red puede crear una perturbación en este sistema, lo que puede resultar en una falla en el suministro confiable de electricidad a hogares, negocios y otras infraestructuras críticas”, explicó Ballouz. “El sistema siempre debe ser capaz de manejar instantáneamente las condiciones operativas en constante cambio, incluida la gestión de cortes en la infraestructura del sistema de suministro crítico de la red eléctrica”, aconsejó.

La naturaleza digital del mundo moderno ha hecho que la red sea aún más central en nuestra forma de vida. Las interrupciones en la infraestructura de energía crean situaciones terribles que pueden poner en peligro la vida.

“A medida que el mundo se vuelve más digitalizado, la electricidad confiable es cada vez más importante”, dijo a TechNewsWorld Mike Edmonds, director comercial de S&C Electric Company. “Ya sea que los clientes estén experimentando un día soleado o estén en medio de una fuerte tormenta, esperan que su energía permanezca encendida.

“Si bien las métricas y los estándares regulatorios alientan a las empresas de servicios públicos a proporcionar un alto nivel de energía confiable a sus clientes, esas métricas a menudo resultan en una desconexión entre los estándares de las empresas de servicios públicos y lo que el cliente realmente está experimentando”.

Amenazas multifacéticas

La red eléctrica se enfrenta a una variedad de amenazas, tanto naturales como provocadas por el hombre. Cualquier sistema para proteger la red requiere considerar todos estos posibles peligros.

“Las amenazas centrales a la red eléctrica incluyen amenazas físicas, como eventos climáticos (incendios, inundaciones, olas de frío prolongadas y huracanes) que pueden dañar directamente la infraestructura de la red o interrumpir el suministro de combustible y recursos, así como amenazas de seguridad cibernética en aumento”, dijo Ballouz. .

“Los ataques cibernéticos pueden presentarse en forma de un ataque duro, ciberfísico, como cuando un pirata informático obtiene acceso para manipular un dispositivo; o un ataque suave, como cuando un pirata informático manipula datos medidos, lo que resulta en una toma de decisiones errónea por parte del operador en respuesta a información falsificada.

Estas grandes amenazas son generalmente eventos de alto impacto y baja frecuencia. Puede que no ocurran con tanta frecuencia, pero cuando lo hacen pueden causar un daño económico significativo y la pérdida de vidas”, advirtió.

Con el cambio climático, los eventos meteorológicos se están volviendo cada vez más severos y representan una amenaza cada vez más importante para la red.

«Los eventos naturales y las amenazas creadas por el hombre pueden tener un impacto severo en la red eléctrica», explicó a TechNewsWorld Steven Naumann, asesor técnico jefe de Protect Our Power.

“La mayoría de la gente está familiarizada con las tormentas severas como la supertormenta Sandy que causa apagones en todo el noreste; el huracán María que provocó un apagón total en Puerto Rico; el frío extremo que afectó la red en Texas en febrero de 2021; y el calor extremo que ha afectado a California debido a los incendios forestales.

“Además”, señaló, “el clima espacial en forma de tormentas solares puede afectar la red eléctrica”.

Los efectos del cambio climático son, en sí mismos, multifacéticos e impredecibles.

«El aumento del calor del cambio climático reduce la eficiencia de los generadores térmicos y las líneas eléctricas, las tormentas más frecuentes e intensas también pueden dañar la red eléctrica», dijo a TechNewsWorld Ric O’Connell, director ejecutivo de GridLab. “Los incendios forestales y su humo también amenazan las líneas eléctricas”.

Casi todos los componentes de la red eléctrica son un objetivo atractivo y potencialmente lucrativo para los malos actores que pueden explotar su acceso relativamente fácil y el impacto sustancial de una interrupción.

“Los dos tipos principales de amenazas creadas por el hombre son los ataques físicos y cibernéticos en la red eléctrica”, dijo Naumann. “Actualmente, los ataques cibernéticos son los más preocupantes, especialmente si son iniciados por estados-nación como Rusia, China, Irán o Corea del Norte”.

Estrategia de segmentación

Una clave para proteger la red eléctrica es hacerla más difícil de desmantelar, para que pueda resistir una variedad de amenazas.

“Para construir una red más confiable y resistente, las empresas de servicios públicos pueden adoptar muchos enfoques”, explicó Edmonds. “Una de las más efectivas es instalar dispositivos inteligentes que permitan una mayor segmentación de la red, lo que significa que, cuando ocurra un apagón, afectará a la menor cantidad de clientes posible.

“La segmentación con dispositivos inteligentes que pueden probar fallas automáticamente, restaurar la energía y desviar la red reduce el impacto de las interrupciones en las empresas de servicios públicos y sus clientes”.

La construcción de sistemas de servicios públicos subterráneos y la implementación de nuevas tecnologías también son estrategias que se pueden utilizar para fortalecer y proteger la red.

“Otras tácticas incluyen sistemas subterráneos de servicios públicos, lo que permite redes en malla, y el reemplazo de la tecnología de fusibles convencional con tecnología de reenergización automática”, explicó Edmonds. “Ambos enfoques pueden evitar que las fallas temporales se conviertan en interrupciones sostenidas”.

La red cada vez más compleja requiere estrategias complejas de mitigación de amenazas que avanzan junto con la propia red.

“Los problemas en los sistemas eléctricos pueden propagarse y escalar muy rápidamente si no se implementan las medidas de seguridad adecuadas”, señaló Ballouz. “La industria eléctrica ha desarrollado una red de estrategias operativas defensivas para mantener la confiabilidad, basadas en la suposición de que los equipos pueden fallar y fallarán inesperadamente en ocasiones.

Esfuerzo de grupo

“Este principio se expresa mediante el requisito de que el sistema debe ser operado para garantizar que permanecerá en una condición segura luego de la pérdida inesperada del generador o instalación de transmisión más importante”.

La cooperación entre entidades es otro requisito para una red eléctrica fuerte y resistente.

“La recuperación de amenazas de gran impacto requiere la colaboración entre todas las partes interesadas en un sistema diseñado para recuperarse rápidamente del evento”, dijo Ballouz. “Si bien el diseño de tales sistemas en el pasado se ha centrado en equipos a escala de red, que es una prioridad necesaria, ya no es suficiente.

“Con un número creciente de participantes activos y tecnologías en el borde de la red, es importante centrarse ahora en definir cuidadosamente la arquitectura de este sistema en evolución, así como las funciones y responsabilidades de cada parte interesada, tanto desde el punto de vista económico como de confiabilidad”.

Dadas todas las amenazas y vulnerabilidades que existen hoy en día, es vital que todos trabajen juntos para proteger un sistema cada vez más complejo y, por lo tanto, cada vez más amenazado.

“Las empresas de servicios públicos y el gobierno deben trabajar juntos para protegerse contra las amenazas en evolución y aumentar la capacidad de recuperación de la red eléctrica”, aconsejó Naumann.

“La resiliencia incluye no solo medidas para detener un ataque, sino también inversiones para minimizar el impacto negativo de cualquier ataque exitoso y la capacidad de recuperarse rápidamente de los efectos de cualquier ataque”, continuó.

“Por supuesto, esto significa que a medida que evolucionan las amenazas, la inversión, la capacitación, los procesos y los simulacros deben continuar adaptándose, y las empresas de servicios públicos y el gobierno deben actuar sobre las lecciones aprendidas”.

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