Digitalizar la energía para construir un mundo más sostenible

MARCO EUROPEO DE LA ENERGÍA

Antes de entrar en las ventajas de digitalizar la energía, les voy a proponer una pequeña reflexión personal.

A muchos de ustedes seguro que les encanta pasar un día inmersos en la naturaleza, o quizás disfrutar de un tranquilo paseo en su ciudad… Está bien claro que si tienen aprecio a cualquiera de estas dos actividades, no les va a ser fácil aceptar un futuro en el que el día en el campo se convierte en un contacto permanente con residuos y plásticos varios, o el paseo por la ciudad, impracticable por el riesgo que corre su aparato respiratorio ante los altos niveles de contaminación.

Les vengo a destacar con esto, que el marco establecido por la Unión Europea, no es un escenario fruto del capricho de alguien en Bruselas, sino más bien una necesidad ciudadana mundial, en la que todos deberíamos estar implicados, a no ser que queramos mandar a nuestros hijos hacia un destino parecido al que sufrió la Isla de Pascua entre el 1500 y 1600 (Años en los que la deforestación para conseguir combustible, canoas, casas y estatuas llevó a esta civilización a la decadencia).

Es por esta razón que titulaba la entrada “digitalizar la energía para construir un mundo más sostenible“. Porque no deberían tomarse la economía circular, ni tampoco la sostenibilidad, como una moda, o una política europea sin relevancia.

sostenibilidad isla de pascua Photo on Visualhunt

CAMBIO CLIMÁTICO Y ENERGÍA

El aumento en la demanda energética, y nuestra manera de generarla y consumirla, nos ha llevado a un escenario todavía más devastador: El cambio climático. Para luchar contra el mismo la UE ha establecido como prioridad hacer la energía más sostenible, asequible y segura. Todo cimentado desde estos 5 ámbitos de actuación:

1 Seguridad, solidaridad y confianza.

Diversificación de las fuentes de energía europeas. Garantizar la seguridad energética a través de la solidaridad y la cooperación entre los Estados miembros.

2 Mercado interior de la energía plenamente integrado.

Permitir el libre flujo de energía por toda la UE gracias a infraestructuras adecuadas y sin obstáculos técnicos o normativos. De esta forma se garantizará el suministro y se ofrecerá al consumidor la mejor oferta energética.

3 Eficiencia energética.

Promover la eficiencia energética para reducir las importaciones de energía, disminuir emisiones y estimular el empleo.

4 Acción por el clima: descarbonizar la economía.

Reducción de emisiones en todos los sectores económicos, trazar directrices para una movilidad con bajas emisiones, y hacer una política energética basada en energías renovables.

5 Investigación, innovación y competitividad.

Apoyo a los avances en tecnologías energéticas limpias y con bajas emisiones de carbono dando prioridad a la investigación e innovación para impulsar la transición de los sistemas energéticos y mejorar la competitividad.

union europea cambio climaticoPhoto credit: leonyaakov on VisualHunt / CC BY

ESTRATEGIAS Y OBJETIVOS EN ACCIÓN CLIMÁTICA

La Comisión Europea encargada de energía, cambio climático y medio ambiente, establece varias estrategias y objetivos que son muy útiles para entender la importancia de digitalizar la energía. En primer lugar los objetivos más cercanos serían los previstos para el año 2020 del “climate & energy package“:

  • 20% de recorte en las emisiones de gases de efecto invernadero (desde los niveles de 1990)
  • 20% de la energía de la Unión Europea procedente de fuentes renovables
  • 20% de mejora en eficiencia energética.

Siete años después de que se establecieran estos objetivos, concretamente en octubre de 2014, se aprobaron los objetivos para 2030, basados a su vez en el “climate & energy package” de 2020:

  • Al menos recortar un 40% la emisión de gases de efecto invernadero (desde los niveles de 1990)
  • Al menos un 27% de cuota procedente de energía renovables.
  • Al menos un 27% de mejora en eficiencia energética.

A pesar de que 2030 pueda parecerles lejano, la UE tiene establecidos objetivos a más largo término, con objeto de saltar hacia una economía baja en carbono en el año 2050. La Comisión Europea está mirando vías eficientes para hacer la economía Europea más amigable con el clima, y menos consumidora de energía

Esta guía para la economía baja en carbono sugiere que:

  • En el 2050, la UE debería recortar las emisiones de gases de efecto invernadero hasta un 80% por debajo de 1990. Llegando a un 40% en el 2030, y un 60% en el 2040.
  • Todos los sectores deben contribuir sin excepción.

digitalizar energía renovables

Photo credit: Blatant Views on Visual Hunt / CC BY

¿ESTAMOS CUMPLIENDO LOS OBJETIVOS ?

Según el informe “Second Report on the State of the Energy Union” presentado en 2017.

  • Las emisiones de gases de efecto invernadero en la Unión Europea en el año 2015 estuvieron un 22% por debajo de los niveles de 1990.
  • En el sector renovable la contribución fue de un 16% del total de la energía consumida en Europa.
  • Y en la reducción de emisiones de gases de efecto invernadero, a pesar de que la tendencia europea es a la baja, no parece fácil el camino a recorrer hasta los objetivos de 2050, como se puede apreciar en la gráfica siguiente.

emisiones eu gases efecto invernadero
Fuente: European Environment Agency (EEA)

  • Del mix de CO2 sigue siendo todavía la generación energética el mayor emisor de todos, por eso el importante foco en tecnologías que no generen gases de efecto invernadero (o en su defecto residuos nucleares por la dificultad de gestionar estos)

emisiones gases efecto invernadero por sector en la unión europea
Fuente: European Environment Agency (EEA)

En España sin embargo, los últimos datos mostrados por el Instituto Nacional de Estadística mostraban un aumento en las emisiones.

Emisiones de gases de efecto invernadero – Año 2015
Valor Variación
Total 338.631,8 3,5
Dióxido de carbono 279.275,1 6,4
Metano 32.219,8 2,3
Óxido nitroso 16.630,3 0,8
Otros GEI 10.506,5 -36,7

Fuente: Instituto Nacional de Estadística

IoT EN LA ECONOMÍA CIRCULAR DE LA UE

Una de las soluciones que tenemos más al alcance para conseguir estos objetivos, es apoyarnos en el Internet de las Cosas (IoT). Objetos como relojes, coches, aparatos médicos, ropa, electrodomésticos… Están siendo conectados a la red de forma sistemática. En 2017 teníamos 8,4 billones de dispositivos conectados, y se espera crecer a unos 20 billones en el 2020, según un artículo publicado por la “International Energy Agency“.

La mayoría de objetos conectados a Internet, empiezan a tener un sensorizado específico para energía, con lo que la combinación de estos medidores de consumo, podría ser clave en la digitalización de la energía, para conseguir redes inteligentes que puedan gestionar oferta y demanda de una forma más eficiente que la actual.

digitalizar IoTPhoto credit: jyrki huusko on Visualhunt.com / CC BY

DIGITALIZAR LA ENERGÍA

Aunque es hoy día cuando se está hablando de digitalizar la energía, en realidad desde los años 70 se han venido usando tecnologías digitales para gestionar electricidad y gas. En la industria se ha usado la automatización de procesos durante décadas, maximizando la calidad y minimizando el uso de energía, así como en transporte, en donde se ha mejorado mucho la seguridad, fiabilidad y eficiencia monitorizando las rutas, y optimizándolas vía software.

Sin embargo no ha sido hasta los últimos años cuando la inversión en tecnologías digitales ha crecido enormemente, haciendo que se tenga una precisión muy exacta en cuanto a la producción diaria de energía. Con el plan de introducir cerca de 200 millones de smart meters para electricidad y 45 millones para gas en el 2020, todo esto no hará sino incrementar la capacidad de control de las redes.

red electrica digitalizarPhoto on Visualhunt

DIGITALIZACIÓN DEL TRANSPORTE

El transporte es responsable del 28% de la demanda energética global, y del 23% de las emisiones de CO2 por combustibles fósiles, según la “International Energy Agency“. Una de las previsiones que se manejan por esta institución es que en el 2060 el consumo de energía por transporte crecerá a casi 165 exajulios (el doble que el actual), con la mayor parte de la demanda debida a vehículos de mercancías (36%) y vehículos de pasajeros (28%)

La necesidad de aumentar la eficiencia energética del transporte, y reducir sus emisiones de CO2, es imperante. Digitalizar la energía y algunos de los elementos de los vehículos, puede hacer que cambiemos radicalmente nuestra forma de enviar mercancías o de movernos nosotros mismos, pues nos permitará: optimizar rutas, ganar tiempo en la búsqueda de aparcamiento, decrementar el combustible necesario, y aprovechar mejor el uso del espacio en los vehículos.

El informe publicado por la IEA “The future of trucks” concluía que, aplicando soluciones digitales a la operativa del transporte de camiones y logística, se podría reducir la energía usada en transporte por carretera en un 20-25% gracias a la monitorización con feedback al conductor, y a la comunicación entre vehículos y centrales para optimizar el uso del vehículo.

En aviación el enorme grado de sensorizado hace que se genere casi un terabyte de datos en un vuelo promedio, pero todavía continua siendo uno de los sectores más contaminantes, debido también al aumento internacional del número de pasajeros, que en 2017 estuvo cercano a los 4000 millones según datos del “World Bank Group“. La planificación de rutas ya puede hacer que los pilotos tomen decisiones en pleno vuelo para reducir combustible, pero lo que posiblemente cambie el futuro de la digitalización de la aviación, será la automatización completa del pilotaje y control de las aeronaves, cediendo esto a la Inteligencia Artificial.

digitalización transportePhoto credit: Kiefer. on Visualhunt.com / CC BY-SA

DIGITALIZACIÓN EN LOS EDIFICIOS

Los edificios se llevan una parte muy importante del consumo eléctrico total, en concreto el 55%. En los últimos 25 años la demanda energética en edificios ha crecido significativamente, siendo el 60% del aumento total de consumo eléctrico. En algunas economías emergentes (China, India…) la demana eléctrica en edificios está creciendo a un ritmo de más del 8% por año en la última década.

Según IEA se prevé un aumento de 11 PWh que se tenían en 2014, a unos 20 PWh en 2040.

La digitalización en edificios (termostatos, iluminación inteligente, sistemas de control y monitorizaión, algoritmos predictivos de comportamiento del usuario para autoprogramar sistemas de enfriamiento y calefacción, electrodomésticos que pueden reutilizar la energía entre ellos y almacenarla en thermal smart grids, mantenimientos predictivos a través de sistemas inteligentes que recogen información del edificio…) podrían recortar mucha de esa demanda.

digitalizar energia edificios Photo on VisualHunt

DIGITALIZACIÓN EN LA INDUSTRIA

La industria es responsable de aproximadamente el 38% del consumo de energía, y un 24% de las emisiones de CO2. Muchas industrias ya poseen sensorizado inteligente y sistemas para detectar ineficiencias en consumos energéticos y formas de detectar ahorros. La expansión de robots industriales, no obstante, se supone que alcanzará los 2,6 millones en 2019, frente los 1,6 millones que habían en 2015, lo que producirá una mejora notable en la eficiencia energética de las cadenas de producción.

La impresión 3D es otro de los factores de digitalización y mejora de la eficiencia, ya que podría producir productos bajo demanda haciendo que se redujesen los tiempos de fabricación, y el espacio necesario para almacenaje. Por ejemplo en la aviación comercial en USA podría llegarse a reducir el peso del avión entre un 9 y 17% reemplazando los componentes por otros más ligeros fabricados con impresoras 3D. En 2050, si se adoptara por toda la industria, estaríamos hablando de 20.000 toneladas por año de demanda de metal, y una reducción en la flota de USA de hasta un 6,4% (Fuente IEA)

digitalizar la energía en la industriaPhoto on Visual Hunt

INTERCONEXIÓN Y TRANSFORMACIÓN DE LA RED ELÉCTRICA

Una de las grandes transformaciones de digializar la energía para construir un mundo más sostenible, será la de incrementar la flexibilidad e integración de las redes. Uno de los elementos en este proceso con más beneficios en descarbonización y autonomía, será la gestión de las fuentes renovables, ya que al no proporcionar energía de forma continua, serán un elemento crítico a gestionar de forma inteligente en el sistema.

Las experiencias de aplicación de blockchain para compartir el uso de la energía entre los usuarios de una misma red, volcando los excedentes de energía a otros vecinos, o consumiendo del resto de usuarios cuando estos se encuentren fuera de casa, podrían cambiar para siempre el concepto de red eléctrica.

digitalizar energía blockchainPhoto credit: minoru karamatsu(柄松 稔) on Visualhunt.com / CC BY

CENTROS DE PROCESAMIENTO DE DATOS

Recolectar, procesar, almacenar, transmitir y recibir datos consume energía. Por lo que digitalizar no nos quita el problema al 100%, ya que la implementación de IoT y sensorizado incrementa la demanda energética.

Según la International Energy Agency. Los centros de procesamiento de datos consumieron en todo el mundo sobre 194 TWh de electricidad en 2014 (un 1% de la demanda). Sin embargo se espera que esta cifra se triplique en el 2020.

El buen uso que se le de a esa información para tomar decisiones en eficiencia energética será clave en los próximos años para no incrementar la huella de carbono con el IoT.

digitalización de la energíaPhoto credit: quinn.anya on Visualhunt.com / CC BY-SA

DIGITALIZAR LA ENERGÍA PARA CONSTRUIR UN MUNDO MÁS SOSTENIBLE

Si bien la digitalización no es la panacea para descarbonizar el planeta, si que es cierto que puede ayudar mucho en la automatización e interconexión de: generadores, consumidores y dispositivos. Esta es la gran vía para maximizar los resultados a corto plazo, y conseguir una reducción de gases de efecto invernadero en un 80%.

Hacer visible la energía pasa necesariamente por la monitorización y el sensorizado de cualquier elemento que esté en la red.

Y por último, no importa el número de datos del que disponga. Sino cuanto tardaremos en reaccionar. La digitalización nos ayuda, pero el cambio para hacer un mundo más sostenible empieza por usted.

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