Energía 4.0 y su relación con la revolución industrial 4.0

ENERGÍA 4.0: Cómo la revolución digital está dando forma al futuro de la electricidad

La evolución de las tecnologías y la introducción de las IoT en la industria no solo ha dado lugar a la nueva revolución industrial 4.0, sino además al surgimiento de la Energía 4.0. En este artículo descubrirás que relación guardan entre ellas, y que beneficios y retos han traído al mundo de la energía la revolución digital:

Sabemos que el consumo de energía contribuye significativamente a las emisiones globales y al cambio climático. Además, los costes asociados están aumentando en muchas partes del mundo. En consecuencia, cada vez hay más presión para abordar tanto el volumen como el tipo de consumo de energía en todos sus ámbitos, así como para utilizar soluciones nuevas e innovadoras en ello. 

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Las ventajas de las nuevas fuentes de electricidad, como la eólica y la solar, han demostrado ser tecnologías maduras y fiables, pero todavía existen retos. Por eso, el siguiente paso es optimizar estas nuevas formas de generación de energía para que se ajusten a los patrones de consumo de los usuarios. 

Dado que los usuarios industriales representan más del 40% del consumo energético mundial, existe una gran oportunidad de mejorar la eficiencia energética aprovechando las ventajas de las principales tendencias de este sector. En conclusión, hay un gran potencial de ahorro sin explotar en el sector industrial que puede aprovecharse aplicando una serie de mejoras de la eficiencia energética.

Industria 4.0 y su relación con la electricidad

La Industria 4.0, también conocida como Internet de las Cosas (IoT), es el término dado a una etapa emergente en la evolución de la industrial mundial. 

Hagamos un pequeño recorrido por la historia…

La primera gran revolución industrial se produjo a finales del siglo XVIII, cuando el trabajo manual empezó a ser sustituido por la producción mecánica. Unos 100 años después, se produjo la segunda gran revolución con la electrificación masiva de los procesos industriales. Posteriormente, el mundo extendió las redes eléctricas. Y, por último, a mediados del siglo XX, la automatización y los ordenadores se introdujeron en la 3ª revolución para optimizar aún más los procesos de producción. 

Ahora, en la 4ª revolución o Industria 4.0, se aprovechan los nuevos sistemas inteligentes y conectados para mejorar tanto la flexibilidad como la eficiencia de la industria. En esencia, esta inteligencia mejorada deriva de la interconexión de dispositivos, maquinaria y sistemas más amplios, tanto dentro de los centros industriales como entre ellos y los usuarios.

Fuente: https://www.unido.org/sites/default/files/2017-08/REPORT_Accelerating_clean_energy_through_Industry_4.0.Final_0.pdf

También se están produciendo cambios simultáneos y similares en el sector eléctrico, que tienen una relación causal y efectiva con el sector industrial. Además, la tendencia general a la digitalización está siendo impulsada por la innovación en muchos ámbitos. Esto está haciendo necesaria una nueva normativa gubernamental y nuevos modelos de negocio, así como la creación de industrias completamente nuevas. 

Por ejemplo, el auge de las redes inteligentes (conocidas como Smart Grids) proporciona a las compañías eléctricas, a los generadores de electricidad y a los usuarios las herramientas necesarias para conectar y utilizar las nuevas tecnologías. Esto ha llevado a una demanda de nuevas tecnologías de generación de energía y baterías, fomentando a su vez el fortalecimiento de las cadenas de suministro.  

El uso de big data e inteligencia artificial en la gestión energética permite optimizar estos complejos sistemas y reducir el uso redundante de la electricidad. En las últimas décadas hemos asistido a una explosión de nuevas empresas de software y control que ofrecen estas soluciones.

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4 Beneficios de la revolución digital en la electricidad 

La revolución digital que se está produciendo en el sector eléctrico ha dado lugar a muchas nuevas tecnologías y a un aumento exponencial del almacenamiento y procesamiento de datos. Esto ha traído muchos beneficios como:

1. Esto ha permitido a las empresas eléctricas abordar los problemas de inestabilidad y desequilibrio de la red causados en parte por el despliegue de la generación intermitente de energía renovable. La supervisión de los datos en tiempo real ha permitido que las acciones correctivas y los procesos preventivos sean mucho más rápidos. 

2. La clave de esta transformación digital ha sido la interoperabilidad de múltiples tipos de activos, como la generación de energías renovables, el almacenamiento de energía y las cargas flexibles. Estamos hablando de la Energía 4.0 en acción.

3. El uso de los datos y la monitorización en las instalaciones industriales también ha permitido identificar las ineficiencias de los procesos y los equipos defectuosos. Esto ha llevado a la sustitución de los modelos antiguos por tecnología más nueva y eficiente, así como el cambio de las prácticas empresariales, aunque estas acciones son solo parte de la solución. El uso de herramientas de software más avanzadas basadas en inteligencia artificial, por ejemplo, también pueden optimizar de forma proactiva los flujos de energía.

4. Aprovechando las nuevas tecnologías y reduciendo los residuos, podemos reducir el consumo de energía de solo 5 industrias entre un 13 y un 29%. Como resultado, se reducen las emisiones totales de CO2 a nivel mundial en un impresionante 4%. 

Por lo tanto, a todos nos interesa investigar los beneficios de la Industria 4.0 en el sector eléctrico. Así pues, ¿qué tal si nos ponemos a aplicarlo activamente y compartimos las buenas prácticas para hacerlo?

3 Retos de la revolución digital en el sector electricidad 

Aunque hemos visto que el concepto de Energía 4.0 tiene muchos beneficios, también hay algunos retos. Y para poder aprovechar todas sus ventajas, el sector debe afrontarlos. Entre esos retos podemos encontrar: 

1. Como ocurre con cualquier nueva revolución tecnológica, la tecnología subyacente existe, pero hará falta una inversión considerable y un deseo de cambio. Esto implicará a la industria, el gobierno y el público en general para lograr una solución holística, inclusiva y sostenible.

2. Un reto esencial es la seguridad. No hace falta decir que es vital desde el principio y a lo largo de la transformación digital continua del sector eléctrico. Las implicaciones de una infraestructura de seguridad débil pueden tener consecuencias nefastas. Por ejemplo, podría dar lugar a una mala gestión accidental, pero también a una intervención más siniestra. Esto puede tener consecuencias de gran alcance mucho más allá de la industria eléctrica: puede ser una cuestión geopolítica para muchos gobiernos de todo el mundo. 

3. Otro reto para los gobiernos es la necesidad de una legislación y unas normas reguladoras reactivas y proactivas. Estas deben reflejar rápidamente las soluciones innovadoras que prevalecen en los sectores eléctrico e industrial.  Por ejemplo, las normas de seguridad física y cibernética deben responder a las necesidades cambiantes de los consumidores.  

Estas normas tienen que ser lo suficientemente amplias como para cubrir los cambios significativos en los tipos de tecnologías utilizadas y las nuevas redes interconectadas creadas. Como ha ocurrido en muchos sectores que están experimentando transformaciones digitales similares (por ejemplo, los sectores de las telecomunicaciones y la automoción), la regulación adecuada es clave para garantizar una competencia justa y segura.

Algunos ejemplos de Energía 4.0 en acción

Ahora que entendemos qué es el concepto de Energía 4.0, y cuáles son sus beneficios y desafíos, echemos un vistazo a lo que se está aplicando y utilizando en la actualidad. 

En general, parece que la mayor parte del trabajo se está realizando en los países tradicionalmente desarrollados. Esto se debe a que estos son los países que tienen sitios más avanzados de la Industria 3.0 ya consolidados, generalmente más capital para invertir en nuevas tecnologías y sólidos ecosistemas de innovación que apoyan la transición. 

Sin embargo, los países en vías de desarrollo deberían poder seguir accediendo a los beneficios de estos cambios.  De hecho, algunos pueden incluso «saltarse» la Industria 3.0 para pasar directamente a una realidad de Industria 4.0 interconectada e inteligente. Esto es similar al salto de la infraestructura eléctrica tradicional en muchas partes del mundo a favor de la generación localizada, el almacenamiento y las microgrids.  

En el caso de Europa, hay muchos proyectos a nivel regional, nacional y de la UE. Estos se centran en permitir la transición hacia un futuro energético más sostenible apoyado en la Industria 4.0.  Por ejemplo, en el Reino Unido, el High Value Manufacturing Catapult  ha respaldado más de 4.500 proyectos en toda la cadena de suministro de la Industria 4.0. En Francia, el programa Nouvelle France Industrielle program  fue iniciado por el gobierno para apoyar a la industria a través del proceso de digitalización. Y en España, Industria Conectada 4.0 lleva a cabo varios programas de colaboración público-privada. La diversidad de apoyos a la Industria 4.0 es una prueba de su amplio reconocimiento como factor de cambio para la industria y el sector eléctrico.

Conclusión

El concepto de Energía 4.0 sigue una progresión similar a la del sector industrial. El ecosistema de activos, cada vez más conectado e inteligente, se ha beneficiado de la optimización mediante el uso de big data e inteligencia artificial. 

Esto ha generado un potencial de reducción significativa del uso de la electricidad y, por tanto, de las emisiones de gases de efecto invernadero. La capacidad de utilizar masivamente la nueva generación de energías renovables y de mejorar considerablemente la eficiencia energética de los activos y procesos existentes es la base de todo esto. 

Aunque esto conlleva retos de seguridad y reglamentación, el mundo ya ha visto grandes ejemplos de Energía 4.0 en acción para hacer realidad los beneficios de esta importante tendencia de digitalización.

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Mio DartNota de redacción: este artículo fue publicado con el permiso del autor, Mio Dart

Mio Dart ha formado parte del equipo de DEXMA durante 3 años, aportando a nuestro equipo de ventas su experiencia en el sector energético. Sigue colaborando con nosotros en la investigación y redacción de contenidos de alta calidad.