Innovaci¨®n para acelerar la revoluci¨®n verde

Que las energ¨ªas renovables son un pilar imprescindible para avanzar hacia una sociedad descarbonizada y, por lo tanto, para contribuir a un mundo m¨¢s limpio, es una realidad asumida por (casi) todos. Con vistas a 2050, la UE se ha fijado el objetivo de tener una econom¨ªa con cero emisiones netas de gases de efecto invernadero. Para ello, la Comisi¨®n Europea ha trazado una hoja de ruta en la que las energ¨ªas limpias juegan un papel protagonista.

Hacia mediados de este siglo, el peso de las renovables en el consumo final de la energ¨ªa supondr¨¢ casi el 100%, avanzan desde el Gobierno. Los combustibles f¨®siles dar¨¢n paso al hidr¨®geno verde, los biocombustibles, el biog¨¢s. La electricidad proceder¨¢ de placas solares, aerogeneradores, plantas e¨®licas marinas. La geotermia y la biomasa se impondr¨¢n como fuente de calor. Casi el 80% del sector del transporte y la movilidad, tan dependiente hoy del petr¨®leo, recurrir¨¢ a energ¨ªa verde en menos de tres d¨¦cadas.

La tendencia ya es imparable, y lo mejor de todo es que su desarrollo e implantaci¨®n a¨²n se puede acelerar m¨¢s gracias a las nuevas tecnolog¨ªas. Automatizaci¨®n, inteligencia artificial (IA), blockchain, big data, internet de las cosas (IoT) y robotizaci¨®n van a revolucionar el mercado energ¨¦tico. Ya ha habido en los ¨²ltimos a?os importantes avances en el ¨¢mbito del ?almacenamiento, la hibridaci¨®n, la trazabilidad y la digitalizaci¨®n. Si a esto le sumamos el uso de nuevos materiales y unos procesos de producci¨®n m¨¢s avanzados, el panorama a¨²n pinta mejor.

¡°Vamos hacia un futuro en el que no solo habr¨¢ una generaci¨®n m¨¢s eficiente, tambi¨¦n veremos la creaci¨®n de servicios asociados a la gesti¨®n de la demanda gracias a las nuevas tecnolog¨ªas¡±, vaticina el director general de APPA Renovables, Jos¨¦ Mar¨ªa Gonz¨¢lez Moya. En ese horizonte no tan lejano, el autoconsumo y el dise?o y explotaci¨®n de las redes de transporte y distribuci¨®n, junto con el almacenamiento, habr¨¢n avanzado tanto que lo que tenemos hoy nos parecer¨¢ una broma.

M¨¢s all¨¢ de la electricidad

Pero la innovaci¨®n no puede ce?irse ¨²nicamente a la producci¨®n de electricidad procedente de fuentes limpias. ¡°El gran reto, en el ¨¢mbito tecnol¨®gico y de uso, es la integraci¨®n de renovables en los sectores difusos, como son la calefacci¨®n y el transporte. Es fundamental que trabajemos en ese sentido, porque, hoy en d¨ªa, la electricidad supone el 23% de nuestra energ¨ªa final. Debemos poner el foco en ese otro 77%¡±, apunta Gonz¨¢lez Moya.

Sin embargo, por s¨ª solas, las nuevas tecnolog¨ªas no pueden hacer milagros. El sector reconoce que su efectividad va a depender, en gran medida, de que los planes de penetraci¨®n de renovables se ejecuten seg¨²n los plazos trazados por las administraciones. Y con el actual contexto geopol¨ªtico, repleto de incertidumbres globales, los imprevistos pueden llegar en el momento m¨¢s inesperado. En cualquier caso, lo que s¨ª es seguro es que los avances tecnol¨®gicos van a reducir los costes de las renovables y a favorecer su integraci¨®n.

Esto es especialmente importante a la hora de almacenar energ¨ªa, para poder acumularla en los picos de mayor producci¨®n y volcarla a la red cuando haya una mayor demanda. ¡°El almacenamiento en bater¨ªas es muy costoso para tiempos largos, por lo que no se contempla¡±, sostienen desde APPA Renovables. En cambio, s¨ª se implantar¨¢n en la industria y en usos residenciales, al igual que en el lado de la generaci¨®n.

Este impulso a la creaci¨®n de bater¨ªas, sobre todo basadas en tecnolog¨ªa de iones de litio, no solo es fundamental en la transici¨®n energ¨¦tica. Estos dispositivos ser¨¢n vitales para construir una econom¨ªa basada en energ¨ªas 100% verdes. Tambi¨¦n habr¨¢ importantes avances en lo referido a su reutilizaci¨®n. Una bater¨ªa de un veh¨ªculo el¨¦ctrico puede que no sirva cuando se reduce la autonom¨ªa del autom¨®vil, pero se puede aprovechar para una instalaci¨®n fotovoltaica o e¨®lica.

Las tecnolog¨ªas de ¨²ltima generaci¨®n tambi¨¦n est¨¢n muy presentes en los procesos de hibridaci¨®n, que consisten en generar electricidad a partir de varias fuentes renovables que comparten un id¨¦ntico punto de conexi¨®n en la misma instalaci¨®n. Hay muchas posibilidades de hibridaci¨®n entre tecnolog¨ªas verdes: e¨®lica e hidr¨¢ulica con fotovoltaica, biomasa con solar¡­ Una de las mejores combinaciones es la que a¨²na e¨®lica y fotovoltaica, ya que son muy complementarias: los aerogeneradores producen m¨¢s electricidad durante el crep¨²sculo, y los paneles solares se mantienen activos desde que amanece hasta que se hace de noche. De tal manera que cuando una disminuye su potencia, la otra tiende a aumentar.

Al hibridar las tecnolog¨ªas de las dos energ¨ªas, se aprovecha mejor el suministro de electricidad y la instalaci¨®n rinde m¨¢s. Sin embargo, cuando ambas coinciden, la instalaci¨®n en la que est¨¢n conectadas tiende a fallar. Algo que puede resolverse con la ayuda del big data y la IA. ¡°Nos permiten analizar y gestionar de forma adecuada todos los datos obtenidos para realizar estudios de previsi¨®n sobre el efecto sombra de los aerogeneradores y el emplazamiento. O para conocer distintas oportunidades de reubicaci¨®n de elementos de la planta en otros lugares para evitar estas interferencias¡±, explica el director del M¨¢ster en Energ¨ªas Renovables y Eficiencia Energ¨¦tica de la Universidad Nebrija, Juan Jos¨¦ Coble.

Aun as¨ª, el potencial de estas dos tecnolog¨ªas va mucho m¨¢s all¨¢. Es necesario que la energ¨ªa sea un recurso fiable, y las renovables dependen de los caprichos de la meteorolog¨ªa, como el viento o la luz del sol, que no podemos cambiar a voluntad. Sin embargo, s¨ª podemos conocerlos y ?predecirlos.

Durante la vida ¨²til de los parques se debe determinar con antelaci¨®n cu¨¢nta energ¨ªa se va a producir. Para este c¨¢lculo se usan las predicciones meteorol¨®gicas, mediante el uso de datos masivos e inteligencia artificial. Esto permite al propietario de la instalaci¨®n acudir al mercado el¨¦ctrico, cada vez m¨¢s exigente en cuanto a precisi¨®n, con la mejor de las predicciones de energ¨ªa. ¡°Las renovables suponen un reto para la red de transporte y distribuci¨®n de electricidad. Al ser capaces de verter energ¨ªa en pr¨¢cticamente cualquier punto, se hace necesario conocer de antemano cu¨¢l va a ser esa generaci¨®n para prevenir saturaciones en la red que podr¨ªan llegar a producir apagones¡±, argumenta el director del ¨¢rea de Energ¨ªa en el Instituto de Ingenier¨ªa del Conocimiento (IIC), Pedro Tejedor.

Drones forestales

De nuevo aqu¨ª, IoT, big data e IA demuestran sus enormes posibilidades. Estas tecnolog¨ªas tambi¨¦n se usan para el mantenimiento de las plantas de energ¨ªa, ya que ayudan a predecir con antelaci¨®n cu¨¢ndo va a producirse una aver¨ªa. Para ello, analizan las vibraciones y las temperaturas de los dispositivos internos al aerogenerador o los sistemas de conversi¨®n de los paneles fotovoltaicos. Asimismo, se utiliza visi¨®n artificial para examinar las placas solares y se recurre a los drones para revisar los componentes externos de las turbinas e¨®licas. La rob¨®tica ya ha ganado peso, y lo har¨¢ a¨²n m¨¢s en el futuro. Los drones tambi¨¦n se emplean en tareas de mantenimiento de los parques y se est¨¢ evaluando su utilizaci¨®n tanto para reparaciones en altura como para eliminar el hielo depositado en las palas e¨®licas en invierno, por ejemplo.

Otra herramienta que va a favorecer el desarrollo de la energ¨ªa limpia es el blockchain, crucial para acreditar el origen 100% verde de la electricidad suministrada. ¡°Opera como un certificador virtual en tiempo real del tipo de energ¨ªa que se recibe en un hogar, y todo el proceso transcurre de forma transparente¡±, se?ala Juan Jos¨¦ Coble. Esta tecnolog¨ªa, basada en la denominada cadena de bloques, es capaz de gestionar los datos registrados en los contadores de cada instalaci¨®n para contabilizar todas las garant¨ªas de origen renovable. ¡°Existen contratos de compraventa de energ¨ªa a largo plazo, en los que se necesita acreditar que su procedencia es verde¡±, apunta este profesor universitario. Adem¨¢s, el blockchain asegura las transacciones electr¨®nicas y los contadores inteligentes frente a ciberataques, y agiliza los contratos entre empresas del sector.

Expertos de la Comisi¨®n de Energ¨ªa del Colegio Oficial de Ingenieros Industriales de Madrid (COIIM) recuerdan que la tokenizaci¨®n ya se aplica en la administraci¨®n y monetizaci¨®n de la producci¨®n de electricidad. Tambi¨¦n en el control y ahorro de energ¨ªa en la red y otras instalaciones. Un ejemplo es la gesti¨®n 24 horas diarias de parques e¨®licos o edificios inteligentes, al mejorar su intercambio de energ¨ªa con la red de distribuci¨®n.

En su informe Tendencias globales de las energ¨ªas renovables, la consultora Deloitte se?ala que la automatizaci¨®n recorta de forma dr¨¢stica el tiempo y los costes de producci¨®n y explotaci¨®n de las energ¨ªas solar y e¨®lica. Este mismo documento sostiene que la impresi¨®n en 3D revolucionar¨¢ este ¨²ltimo sector. Ya hay fabricantes que prev¨¦n comenzar con la impresi¨®n tridimensional de componentes bajo demanda en parques eo?licos para reducir los costes y el tiempo de interrupcio?n de las tareas de reparacio?n. El asesor t¨¦cnico de la Asociaci¨®n Empresarial E¨®lica, Alberto Ce?a, avanza que la progresiva incorporaci¨®n de nuevos materiales va a permitir reducir el peso e incrementar el tama?o de las m¨¢quinas. ¡°El objetivo es que aligeren las turbinas y sustituyan a algunos que sean sensibles por la concentraci¨®n de los suministros clave, como ocurre con las tierras raras¡±, cuenta.

El director de la Escuela Polit¨¦cnica Superior de la Universidad Nebrija, Juan Carlos Arroyo Portero, enumera otro avance importante: el hormig¨®n eco. Este material de construcci¨®n permite levantar con facilidad torres a medida que pueden alcanzar los 180 metros de altura. El problema es que el hormig¨®n provocaba importantes emisiones de carbono. Eso ha cambiado. ¡°Ahora se usan ¨¢ridos reciclados y se ha sustituido el cl¨ªnker, que procede de la combusti¨®n de la caliza y es su principal componente contaminante, por otros materiales como las puzolanas o los residuos de alto horno¡±, explica este experto. El resultado son hormigones de altas prestaciones mec¨¢nicas, cuya huella de carbono es hasta un 70% inferior.

Tambi¨¦n el sector fotovoltaico afronta sus propios retos. Seg¨²n el director general de Uni¨®n Espa?ola Fotovoltaica (Unef), Jos¨¦ Donoso, tiene que ver sobre todo con fabricar paneles m¨¢s eficientes y baratos. ¡°Son cada vez m¨¢s bifaciales, con placas por los dos lados, para aumentar el incremento de productividad por hect¨¢rea¡±, cuenta. Para facilitar la integraci¨®n ambiental y est¨¦tica de los paneles, la industria ya trabaja en dise?os que faciliten su adaptaci¨®n a los desniveles del terreno.