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Tecnologías que conforman la red eléctrica del futuro

Publicado el 29/04/2021, por INCIBE
tecnologías que conforman la red eléctrica del futuro

El modelo de red eléctrica en los últimos 100 años se ha orientado a un modelo de red basado en la generación centralizada, es decir, basado en grandes puntos de generación o centrales eléctricas y líneas de transporte y distribución, hasta los puntos de consumo, a cientos de kilómetros.

Red eléctrica centralizada

- Figura 1. Red eléctrica centralizada. Fuente: Nergiza. -

Sin embargo, la tendencia es que las redes del futuro estén formadas por miles de fuentes de energía, además de la conversión de los usuarios finales no solo en consumidores, sino también en productores. Este paradigma crea una serie de retos en cuanto al modelo de red, entre otros, a nivel de gestión, logística, almacenamiento y, por supuesto, ciberseguridad. Los usuarios estarán interconectados a la red en tiempo real, recibiendo y aportando información. De esta forma, será posible tener un sistema óptimo que consiga reducir los costes de producción y mantenimiento.

Red eléctrica del futuro

- Figura 2. Red eléctrica del futuro. Fuente: Nature. -

Esta digitalización será necesaria implantarla a todos los niveles de la red para poder aprovechar al máximo toda la carga de producción. Una de las tecnologías que se verá beneficiada en este tipo de red será la de las energías renovables. Actualmente, en España alrededor de un 80% del total de energía producida por renovables es insertada a la red. Con la red del futuro se pretende conseguir el 100%.

Una de las tecnologías que se espera emplear para el transporte de la información es el blockchain, ya que, gracias a sus características, se garantiza la integridad de los datos que se están transmitiendo al sistema, así como la legitimidad de los equipos conectados a la red y otros muchos aspectos. Al tratarse de un flujo bidireccional de la información, desde la red eléctrica hacia el consumidor y del consumidor a la red, es importante que estas comunicaciones sean seguras y que no sirvan como vector de entrada para usuarios maliciosos que pretendan dañar tanto al consumidor como a la red eléctrica en general.

Posibles problemas derivados de las nuevas tecnologías

Al aumentar el número de elementos que van a formar parte de la red, hay que tener en cuenta que la exposición pasa a ser mayor, incrementando los posibles vectores de ataque diferentes. La tendencia es la de una red eléctrica más inteligente y automatizada, con mayor eficiencia, estabilidad y fiabilidad, pero al aumentar los procesos automatizados también se introducen nuevos riesgos de seguridad, como la pérdida del control de la red en ciertas zonas desatendidas.

Por ello, el principal objetivo es garantizar la disponibilidad del suministro eléctrico. Para ello, se deben proteger los siguientes puntos:

  • Seguridad de los dispositivos. Para garantizar la seguridad de la red eléctrica hay que hacer hincapié en la seguridad de cada uno de los equipos que la conforman. Algunos de estos dispositivos pueden ser RTU, IED, pasarelas de comunicación, etc. Una posible implementación para mejorar el nivel de seguridad parte de una monitorización en la red, realizada, sobre todo, sobre los activos críticos de la red, de manera que se pueda detectar cualquier funcionamiento anómalo que permita identificar cualquier posible ciberataque.

  • Seguridad de los protocolos de comunicación. Como ya hemos visto, otro de los puntos importantes es garantizar las comunicaciones. Para ello, se han de emplear todas las medidas de seguridad de las que dispongan los protocolos, de forma que ningún usuario malintencionado pueda vulnerar la disponibilidad, confidencialidad e integridad de las comunicaciones. En nuestra guía ya tratamos en profundidad los protocolos de comunicación empleados en una smart grid, así como las medidas de seguridad de las que disponen.

Cuadro resumen de protocolos en redes inteligentes

- Figura 3. Cuadro resumen de protocolos en redes inteligentes. Fuente: Guía de Seguridad en Protocolos Industriales Smart Grid. -

  • Seguridad en la topología de red. Se debe de garantizar la seguridad en el flujo de la información, de manera que, en caso de un ataque dirigido contra un elemento concreto de la red, no se interrumpan por completo las comunicaciones.

Las nuevas tecnologías de la red eléctrica inteligente aportan múltiples beneficios, como el uso de fuentes renovables, mejor aprovechamiento de la energía y una mayor automatización de los procesos. Sin embargo, estos beneficios aumentan los riesgos de seguridad, por lo que se deben de tomar las medidas necesarias de seguridad para que sean mitigados dichos riesgos.

Medidas de seguridad en la red eléctrica del futuro

Para garantizar la seguridad en la red eléctrica inteligente del futuro, se está estudiando la implementación de las siguientes medidas de seguridad:

  • Machine Learning e IA (Inteligencia Artificial) para defenderse. Se han creado nuevos mecanismos de defensa en el ámbito de las redes del futuro que garantizan los tres principios básicos de seguridad: integridad, confidencialidad y disponibilidad. Uno de los objetivos de la red del futuro es integrar algoritmos de machine learning para la detección en tiempo real y prevención de cualquier ataque cibernético sobre la misma. Una vez analizado y estudiado el ciberataque, un modelo de redes neuronales probabilísticas se entrenará para extraer lecciones aprendidas de los ataques y, de esta forma, identificar futuras incidencias.

  • Mejorar la robustez del sistema. Una de las ventajas de las redes del futuro es la mejora en la operatividad. Para ello, se diseñan estructuras de red que permiten mantener el flujo tanto eléctrico como de datos ante fallos del sistema. Las nuevas topologías permitirían sustituir nodos en el mismo momento en que fallase un equipo. Esto se consigue con nodos autónomos que no dependen de otros para su funcionamiento.

  • Blockchain para cifrado de datos y seguimiento de información. Mediante el uso del blockchain los usuarios consiguen que las transacciones de información almacenada en el proceso eléctrico sean fiables gracias a la combinación de hashing y criptografía secuencial. Se consigue de esta forma una inmutabilidad de los datos que hace muy complicado para cualquier atacante o usuario el manipular información en comparación con los métodos tradicionales. Otra mejora que aporta el uso de la blockchain es la trazabilidad de la información intercambiada. Cada transacción estaría firmada digitalmente, por lo que se podría rastrear al usuario que ha proporcionado los datos. Asimismo, otro punto interesante a nivel de trazabilidad es que también permitirá tener un control sobre el origen de la energía. Esto podría ayudar a saber cuánta energía de fuentes renovables se está suministrando o la energía que un usuario está aportando a la red.

Conclusiones

Gracias a las nuevas tecnologías que se están desarrollando e implementando en la red eléctrica, se espera garantizar una producción y distribución óptima de la energía, pero como ocurre con cualquier nueva tecnología, también surgen nuevos retos a la hora de garantizar la ciberseguridad. En este artículo hemos visto cómo nuevas tecnologías emergentes, como la blockchain o la inteligencia artificial, proporcionan medidas de seguridad que permitirán que la red eléctrica del futuro mantenga toda su funcionalidad y sea lo más segura posible, evitando así cualquier posible ataque que afecte a la disponibilidad de la electricidad. Si se aplican todas las medidas correctamente se conseguirá obtener una red eléctrica más fiable en cuanto a ciberataques y barata, gracias a la mejora del mantenimiento de equipos y la distribución óptima de energía.