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Energías renovables e Industria 4.0: aplicaciones y desarrollos


Quizás es pronto para afirmarlo, pero este siglo XXI será una época convulsa. En poco más de 20 años, hemos vivido ya tres crisis económicas y una pandemia. El lado positivo es el conocimiento que se está generando para solucionar estos problemas y anticiparse a otros. El cambio está en marcha, pero hay que transformar muchas cosas antes, como la forma en la que generamos energía.

Cada vez queda más patente que las energías renovables son el futuro. La descarbonización es una realidad y la dependencia de combustibles fósiles nos ha llevado a una situación crítica. En este proceso de cambio de modelo energético, la Industria 4.0 y la tecnología tiene mucho que aportar.

Integrando Tecnología 4.0 en el sector de las energías renovables

Los cambios tecnológicos que está trayendo consigo la digitalización de la sociedad hace que ya se hable de la Cuarta Revolución Industrial o de Industria 4.0. La definición del término más aceptada es la de Klaus Schwab, en la que apunta que esta “genera un mundo en el que los sistemas de fabricación virtuales y físicos cooperan entre sí de una manera flexible a nivel global”.

La principal diferencia entre esta y otras revoluciones industriales es que involucra a más protagonistas y tiene un alcance más amplio. Los actores del proceso son múltiples, van desde la computación hasta las energías renovables, que tendrán un peso específico en este cambio.

Aunque el término se acuñó en 2016, y tardó un tiempo en introducirse, ya es posible atisbar las ventajas que se le suponen:

  • Nuevos modelos de negocio. La transformación derivada del cambio abre posibilidades a una gran cantidad de sectores.
  • Un nuevo modelo energético. Tal y como ocurrió en las otras tres revoluciones industriales, el proceso lleva asociado un incremento del uso de la energía. En esta ocasión, el uso de renovables dará respuesta a las nuevas necesidades creadas.
  • Sostenibilidad. Las energías limpias entran de lleno en este paradigma. Una apuesta por un desarrollo más ético y respetuoso con el medio ambiente.
  • Reducción de costes. Los procesos de producción están siendo optimizados y automatizados. El ahorro es significativo.

Como en toda transformación integral, también se han señalado algunas zonas oscuras de la Cuarta Revolución Industrial:

  • Velocidad del cambio. No todos los sectores productivos se están adaptando del mismo modo al nuevo paradigma, creando desequilibrios patentes.
  • Falta de talento. Para las empresas es muy difícil encontrar personal cualificado debido al rápido avance tecnológico.
  • Gran inversión. Es necesario hacer un fuerte esfuerzo económico para estar al día. También se corre el riesgo de quedar rápidamente obsoletos a pesar del gasto realizado.

La Unión Europea está haciendo grandes esfuerzos en conseguir electricidad a través de energía solar, fotovoltaica, eólica, hidráulica, geotérmica, biomasa, etc; para dar respuesta a los cambios. Se están adaptando marcos reguladores y aportando subvenciones para incentivar su producción y uso.

¿Y sus aplicaciones?

En este escenario, ¿cuál es el papel de las energías renovables? La principal misión del sector es proveer energía limpia y barata a gran escala. Pero, muchos son los interrogantes que se plantean al respecto.

La Tecnología 4.0 está convirtiéndose en un eje a través del que las energías limpias llevan a cabo su transformación. El objetivo es adaptarse a las nuevas demandas existentes en el mercado y asumir un papel protagonista en la transformación digital, dejando atrás a los combustibles fósiles.

Además, un informe de Capgemini cifra en hasta 813 millones de dólares el ahorro que supone la implantación de estas tecnologías en el sector de las renovables. Así, el retorno de la inversión está asegurado.

Inteligencia artificial y analítica de datos en las energías renovables

Están siendo fundamentales en la creación de parques de energías renovables. Las empresas pueden analizar la cantidad de viento o de luz solar en una zona determinada para predecir la energía máxima que se puede producir gracias al Big Data
Los datos que se usan para hacer este estudio de evaluación no solamente vienen de los servicios meteorológicos. También se usan satélites y cámaras de detección de nubes en el proceso, dando muestras de la complejidad de la decisión.

Predicción

La predicción a corto plazo es vital en estos momentos. Con analítica de datos es posible anticipar cuánto se va a producir en la siguiente hora y, así, fijar el precio de la energía generada. La Unión Europea exige a las renovables estimar su producción horaria, y, de no cumplir sus previsiones, tendrán que pagar lo que se llaman costes de desvío.


El coste de desvío es el precio que paga el productor por la energía que no genera respecto a sus previsiones. Mediante Inteligencia Artificial, es posible corregirlos hasta en un 50%.

Paradas en la producción

Por otro lado, con analítica avanzada, es posible planificar paradas en la producción. Con los datos con los que se cuentan, se realizan cuando se estima que se va a generar menos energía por factores externos (ejemplo escaso viento, lluvia, calima, menos horas de sol). Así, el parque de energía se detiene cuando menos se va a producir.

Mantenimiento

En cuanto al mantenimiento general de las redes eléctricas, también está viviendo grandes avances gracias a la Inteligencia Artificial. Es posible determinar con un 85% de eficacia en qué puntos se van a producir incidencias, pudiendo así, anticiparse a que ocurran. 


El mantenimiento predictivo de estas infraestructuras también ha experimentado grandes cambios gracias a la IA y a la analítica de datos. Antes, las pequeñas averías suponían graves contratiempos que en ocasiones obligaban a cesar la producción. Ahora, es posible prever errores.

Big Data

Aunque en el apartado anterior se han visto algunas de las aplicaciones del Big Data en el sector de las renovables, conviene detenerse en esta tecnología. No solamente es posible predecir el tiempo o la cantidad de energía generada, sino que va más allá.

El Big Data permite a estas energéticas establecer patrones de comportamiento y realizar predicciones. Estos modelos predictivos ayudan, tanto a decidir el emplazamiento de estos parques de energías renovables, como a su funcionamiento diario. 

Gracias a esta tecnología, también se pueden integrar y gestionar los datos operacionales en tiempo real. Esto se traduce en procesos más efectivos, baratos y predecibles, en los que también, gracias a la automatización, la mayoría de los fallos son previstos antes de que sucedan.

Gemelos digitales

Los gemelos digitales son copias digitales de objetos y procesos. La réplica es creada por sensores dispuestos en su versión física. Así, se obtienen nuevos datos desconocidos hasta ahora y se pueden realizar pruebas para anticipar procesos futuros.

Muy utilizados en la industria, en lo que se refiere a energías renovables, los digital twins ofrecen en tiempo real lo que ocurre en los procesos de generación de energía. Si hay errores en el proceso, esta tecnología permite predecir qué va a ocurrir.

También son muy útiles a la hora de evitar fallos en la producción energética y optimizar los tiempos, por lo que ahorran costes a largo plazo. 

Smart Grids

Las smart grids son una tecnología que se asemeja a los tradicionales contadores de electricidad. La particularidad de estas es que se conectan de forma inalámbrica con un servidor para enviar el consumo energético en tiempo real

Mediante algoritmos de Inteligencia Artificial, pueden determinar si un particular o empresa está usando más energía de lo normal. Gracias a la misma tecnología pueden anticiparse a picos en la demanda de energía, debido a la gran cantidad de datos con la que cuenta para sus estimaciones. 


Otra aplicación que tienen las smart grids es la de alertar a las compañías generadoras y distribuidoras de fallos en la red. Esto permite avisar a los usuarios en tiempo real sobre problemas en su suministro.

Visión artificial

Para generar energías renovables de forma eficiente, es imprescindible que los parques funcionen al milímetro. La visión artificial se antoja como un recurso fundamental en la fabricación de piezas para su infraestructura.

Gracias a esta, y en combinación con la Inteligencia Artificial, los programas informáticos comienzan a reconocer las piezas que intervienen en el proceso. Así, pueden determinar si hay fallos en su fabricación y si su ensamblaje es el correcto

Mediante esta, los sistemas informáticos pueden reconocer formas, espacios, colores, defectos o incluso temperaturas y radiaciones. 

La visión artificial permite procesar, analizar y comprender las imágenes capturadas en el mundo real. Transforman todos estos datos en información digital para que pueda ser tratada por un ordenador. Todo esto se consigue gracias a un algoritmo de Inteligencia Artificial entrenado para ello.

Criptomonedas y cadenas de bloques

Últimamente, las criptomonedas y el blockchain también están siendo relacionadas con las energías renovables. En este sentido, la iniciativa más mediática ha sido la de SolarCoin, una moneda digital que nace con el objetivo de incentivar la producción de energía solar, en este caso.

Como el resto de las ‘cripto’, está descentralizada gracias a la tecnología blockchain y no depende de ningún regulador. Esta moneda se adquiere demostrando 1 MWh de producción de electricidad verificada generada mediante paneles solares.

Su objetivo fundacional es recompensar a quienes contribuyen a crear un mundo más limpio. Desde la compañía creen que si la moneda sube podría compensar los costes de producción de energía solar, algo que está lejos de pasar a día de hoy por su escaso valor.

Hacia un mundo digitalizado con energías renovables

La Cuarta Revolución Industrial ya está en marcha y se abren ante nuestros ojos retos para que sea un éxito. Para conseguir que estos cambios sean justos, equilibrados y sostenibles, es fundamental definir entre todos un nuevo modelo energético, en el que los combustibles fósiles no tengan cabida.

Las energías renovables serán el combustible que lo haga posible. El sector ya se está adaptando a su nuevo papel global y, mediante Tecnología 4.0, podrá ofrecer al planeta aquello que necesita en este momento de transformación digital. El reto que tienen ante sí es el de dar energía limpia, sostenible y segura a todo el planeta.

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