El gemelo digital está transformando el sector energético de arriba a abajo, desde la producción hasta la distribución de esta. El tradicional sistema de postes y alambres era suficiente para abastecer a los consumidores. Ahora, las necesidades han cambiado radicalmente y tecnologías como el gemelo digital están cambiando un sistema que empezaba a quedarse obsoleto.

Estas réplicas digitales permiten anticiparse a posibles picos en la demanda, fenómenos meteorológicos adversos y reducir los costes de distribución. Así, hacen posible lo que se ha dado en llamar smart grid, un nuevo sistema multidireccional en el que no solamente se intercambia energía, sino también información.

En resumen

• El gemelo digital es una réplica virtual de un objeto físico o sistema que permite realizar simulaciones a través de los datos recopilados en tiempo real.
• Esta tecnología ha permitido la aparición de smart grid, que permite la creación de automatismos en la red eléctrica y la integración de los prosumidores.
• Empresas como Siemens están consiguiendo ahorrar un 30% en los costes de producción de baterías para coches eléctricos gracias al gemelo digital.
• Gracias a la Inteligencia Artificial, los consumidores pueden conocer en tiempo real el precio de la electricidad y recibir consejos para optimizar su uso.

¿Qué es un gemelo digital?

Un gemelo digital es una réplica virtual de un objeto físico o de un sistema, que se construye a partir de datos recopilados mediante sensores, cámaras y otros dispositivos, y se utiliza para simular su comportamiento en tiempo real. Esta recreación sirve para realizar simulaciones a partir de datos introducidos sin comprometer la integridad del objeto o sistema real.

Aplicado al sector energético, esta tecnología está revolucionando la forma en que se diseñan, operan y mantienen las instalaciones. Como consecuencia, los actores que intervienen en la distribución, generación y comercialización energética son más eficientes, fiables y seguros de lo que eran antes de su introducción.

¿Cómo se está usando en la industria energética?

Entre las aplicaciones que el digital twin está teniendo en el sector energético, destacan:

• Diseño y construcción de instalaciones. A través de gemelos digitales es posible modelar y simular infraestructuras antes de su construcción para simular su impacto ambiental y planificar su integración en la red eléctrica. Esto se traduce en un ahorro considerable de costes y un aumento de la eficiencia, fruto de las pruebas realizadas en entornos virtuales.
• Operación y mantenimiento de instalaciones. Otro de sus usos destacados es el control de las instalaciones energéticas en tiempo real. Permite detectar y prevenir fallos antes de que ocurran. En esta misma línea, también se emplea para planificar el mantenimiento preventivo y para simular y evaluar diferentes escenarios posibles.
• Integración de energías renovables. Uno de los grandes retos de las distribuidoras en la actualidad es el de integrar de forma eficaz la energía proveniente de fuentes renovables. El gemelo digital simula la integración de estas en la red y crea un sistema más ágil.

Además, integra a los llamados prosumidores. Usuarios pequeños y medianos que no solo consumen, sino que también inyectan energía a la red eléctrica gracias a sus propios paneles solares.

• Gestión de la demanda. Las simulaciones en tiempo real de la demanda energética hacen que los operadores puedan distribuir la energía de una forma más eficiente y, en consecuencia, barata para todas las partes implicadas.

¿Cuáles son los beneficios del gemelo digital para el sector energético?

La implementación del gemelo digital en el sector energético ha hecho posible la aparición del conocido como smart grid. Se trata de un nuevo paradigma de red eléctrica que utiliza tecnología digital para mejorar la automatización e interconectividad de la red eléctrica tradicional.

La principal diferencia entre las redes convencionales y el smart grid es que este último permite una comunicación bidireccional. Así, las centrales productoras de electricidad y los consumidores están permanentemente conectados e intercambiando información en tiempo real.

Otra ventaja que está permitiendo el uso del gemelo digital es la reducción de costes. Esto se produce no solamente al crear redes de distribución más eficientes, sino gracias a la nueva información generada en esta réplica, que permite la toma de decisiones informadas a las empresas implicadas en el proceso.

Esta tecnología también está creando un sistema de distribución energética más seguro. Las empresas conocen sus infraestructuras mejor que nunca y, así, pueden anticiparse a posibles problemas detectados en la réplica virtual de sus sistemas. Este beneficio está resultando especialmente útil en plantas nucleares y centrales de gas.

El papel de la Inteligencia Artificial

La gran cantidad de datos que son generados en un gemelo digital de un sistema energético se procesan mediante Inteligencia Artificial. Así, hace posible la detección de errores tras identificar patrones, realizar controles de calidad, mantenimientos preventivos, etc.

La Inteligencia Artificial hace posible que los distribuidores puedan tomar medidas en tiempo real para optimizar sus operaciones. Asimismo, facilita la integración de energías renovables en la red, reduciendo la inestabilidad y equilibrando la producción y el consumo.

Por su parte, los consumidores también se ven directamente beneficiados por el uso de la IA en el sector energético. Esta tecnología informa eficazmente sobre el origen de la energía, lo que permite un uso más sostenible de la misma. También contribuye al ahorro proporcionando información en tiempo real sobre los precios de la energía y ofreciendo sugerencias para optimizar el consumo.

¿Cómo se beneficia la industria del automóvil?

El sector automovilístico europeo tiene una serie de fechas marcadas en su horizonte que están determinando ya su forma de diseñar y producir vehículos. La más inmediata de ellas es 2035, a partir de la que todos los turismos y furgonetas nuevos producidos en los 27 deberán de producir cero emisiones.

La hoja de ruta concluirá en 2050, cuando los vehículos diésel y gasolina tendrán prohibida la circulación en la Unión Europea. Para que estos objetivos puedan llevarse a cabo con facilidad es necesario antes dar respuesta a una serie de realidades, entre ellas, el coste de las baterías de los coches eléctricos, una cuestión en la que el gemelo digital puede contribuir.

La empresa alemana Siemens apostará por esta tecnología en sus fábricas de Extremadura y la Comunidad Valenciana en las que producirá coches eléctricos. Según estimaciones de la compañía, la implementación de gemelos digitales supondrá un ahorro del coste del 30% en la producción de estos componentes.

Este sistema permite ahorrar energía en la producción al conocer con precisión la cantidad utilizada por cada máquina y el tiempo empleado para cada parte del proceso.

Desafíos de futuro del gemelo digital

Aunque el gemelo digital se ha revelado como una tecnología que aporta grandes beneficios al sector energético, hay ciertos aspectos en los que hay margen de mejora, como son:

• Costes. La creación de un gemelo digital para replicar este tipo de sistemas es un coste considerable que muchas empresas no están dispuestas a asumir. Es necesario hacer una gran inversión en hardware, software, así como otros gastos derivados del mantenimiento de la réplica creada.
• Seguridad. Aunque por norma general cuentan con altos estándares de seguridad, los datos usados en la creación de gemelos digitales son susceptibles de ser hackeados.
• Integración. Los gemelos digitales deben integrarse con sistemas existentes en la empresa para poder ser útiles. En la mayoría de las ocasiones, es una labor compleja que obliga a realizar cambios de calado en la infraestructura tecnológica de las organizaciones.
• Competencias. La creación y mantenimiento de un gemelo digital requiere de personal capacitado en tecnologías de la información, así como en las especificidades del sector energético.

Todos ganan con el gemelo digital

El uso del gemelo digital en el sector energético ha permitido a productores, comercializadores y consumidores cambiar la forma en la que se relacionan. La creación de réplicas virtuales de sistemas físicos, o de parte de estos, permite la obtención de datos en tiempo real que se anticipan a posibles problemas.

El diseño y construcción de instalaciones, la operación y mantenimiento de instalaciones, la integración de energías renovables y el ahorro de costes en la fabricación de baterías para coches eléctricos son algunas de las más interesantes que están permitiendo los gemelos digitales.