Mejora de la eficiencia en el transporte de energía hasta un 30% con IoT y gemelos digitales

La transición hacia un modelo de generación eficiente de energía más limpia y respetuosa con el medioambiente se ha vuelto imparable.

A nivel mundial, durante cuatro años consecutivos se ha instalado más capacidad de energía renovable que nueva capacidad de combustibles fósiles y nuclear juntas.

Sin embargo, esto viene con algunos retos añadidos que hay que resolver. ¿La infraestructura existente es capaz de absorber y transmitir esta nueva energía? ¿Cómo puede una infraestructura tradicional afrontar la volatilidad de una energía que depende de la meteorología?

Redeia, la gestora de red de transporte de energía española, necesitaba responder estas preguntas dado que España se está convirtiendo en referente mundial de generador de energía limpia. Haciendo de la necesidad (el aislamiento energético con respecto a Europa) virtud, España cerró 2023 con más del 50% del consumo nacional cubierto con renovables, llegando a picos de 73%.

Para ayudar a resolver estas preguntas que se plantean tanto Redeia como sus homólogas a nivel internacional, Telefónica contó con Libelium como socio tecnológico.

El reto de la transmisión eficiente en la era de la energía limpia

Los métodos tradicionales de gestión del flujo de energía dentro de las redes de transporte son a menudo estáticos e incapaces de adaptarse a condiciones en tiempo real, lo que lleva a ineficiencias y aumentos en las huellas de carbono. El desafío era crear un sistema más dinámico, eficiente y respetuoso con el medio ambiente capaz de responder a condiciones variables en tiempo real para planificar el transporte de energía de manera eficiente, asegurando una distribución energética óptima y minimizando el desperdicio.

El cambio hacia fuentes de energía renovable introduce complejidades en el transporte de energía debido a su dependencia de condiciones meteorológicas fluctuantes, lo que requiere una optimización energética para sistemas de transporte que puedan adaptarse de manera dinámica a estos cambios.

Optimización del DLR

Antes de adentrarnos en la propuesta de Libelium para la eficiencia en el transporte de energía, un poco de teoría.

En el corazón de este proyecto que Libelium ha desarrollado con Telefónica y Redeia se encuentra la integración de sistemas de Calificación Dinámica de Líneas (DLR por sus siglas en inglés), sensores meteorológicos y tecnología de gemelos digitales en la infraestructura ya existente.

DLR se refiere a la capacidad de carga de una línea eléctrica que varía en tiempo real basada en condiciones ambientales y operativas actuales. Por lo general, la capacidad de carga de una línea eléctrica se determina utilizando métodos estáticos basados en estimaciones, normalmente muy conservadoras.

Medir las condiciones ambientales de una torre eléctrica o línea de tensión supone un gran salto en la optimización del transporte y distribución de energía, alineándose con los objetivos globales de sostenibilidad y empujando los límites de la eficiencia energética en el transporte en Europa.

La combinación de tecnologías IoT y gemelos digitales permite la provisión de herramientas efectivas a las compañías de energía para abordar el reto que enfrentamos actualmente, donde la infraestructura existente opera por debajo del rendimiento máximo y ahora, además, debe integrar una cantidad creciente de energía renovable de múltiples fuentes.

grid360: la propuesta de Libelium para la eficiencia en el transporte de energía

La solución de Libelium denominada grid360 surgió de la sinergia entre las soluciones de conectividad de Telefónica, la experiencia en redes de energía de Redeia y la avanzada tecnología IoT de Libelium para la eficiencia energética en el transporte. El proyecto aprovecha la tecnología DLR, que ajusta dinámicamente la capacidad de las líneas de energía basada en condiciones ambientales en tiempo real.

Este enfoque requiere datos precisos y oportunos, donde entran en juego los sensores meteorológicos de alta calidad de Libelium. Estos sensores están certificados por la Organización Meteorológica Mundial (OMM) lo que asegura su precisión, fiabilidad y rendimiento en este caso de uso específico. Al monitorizar con precisión las condiciones meteorológicas, podemos proporcionar datos críticos y confiables al sistema DLR.

Acoplado con la creación de gemelos digitales para las condiciones meteorológicas, este enfoque basado en datos permite una representación virtual del mundo físico. Esta representación digital de la línea de tensión simula condiciones del mundo real y predice cómo reaccionará la red ante varios escenarios, optimizando la distribución energética de maneras previamente inimaginables con una previsión de hasta 72 horas.

Esta herramienta innovadora no solo permite ajustar el rendimiento de la red existente en cualquier momento dado para lograr una mayor eficiencia cuando las condiciones meteorológicas lo permiten, sino que también permite la identificación de períodos en los que es necesario hacer ajustes hacia abajo para salvaguardar las condiciones de la línea eléctrica.

La solución ya ha demostrado su capacidad para mejorar la optimización energética para el transporte, con más de 170 estaciones meteorológicas instaladas para monjtorizar más de 500 km de líneas eléctricas. Como resultado de esta prueba, Redeia/REE ha aumentado la inyección de 200 GWh de energía renovable adicional en la red, equivalente al consumo de 64,000 hogares, como explicó Libelium en El Economista.

Esto, a su vez, ha significado que el consumo ahora se gestiona a través de esta solución, que no ha requerido la instalación de ninguna línea adicional o nueva infraestructura, con el ahorro de costes que eso implica.

Además, según Redeia, se han logrado ahorros de hasta 50,000 toneladas de CO2 no emitido.

Hasta un 30% de eficiencia y reducción de costes

grid360 nace como una solución innovadora que mejora la eficiencia en el transporte de energía hasta en un 30%.

Al integrar sensores meteorológicos certificados por la OMM y modelos de gemelos digitales, grid360 proporciona una visión completa de parámetros meteorológicos en tiempo real, como el viento, la temperatura y la radiación solar.

Estos datos permiten la determinación precisa de la capacidad máxima de transporte de la red en cualquier momento dado, facilitando un modelo predictivo altamente preciso para las empresas energéticas. Esto consigue:

• Optimizar la distribución de energía
• Reducir significativamente los costes económicos
• Minimizar el impacto ambiental

De esta manera, los datos de monitorización meteorológica serían utilizados para adaptarse a los ciclos de transporte según los tiempos más adecuados para ellos, desde un punto de vista ambiental.

El viento efectivo, resultante de la velocidad y dirección del viento en relación con la orientación y geometría de la línea, juega un papel crucial en DLR, actuando como un enfriador natural para la propia línea y siendo el elemento con mayor influencia en el cálculo de la ampacidad de la línea.

Un poquito más de teoría para definir la ampacidad

El gráfico ilustra el cálculo de ampacidad para un conductor con características electromecánicas estándar con respecto al viento a diferentes temperaturas, donde se observa un aumento significativo en la capacidad de la línea dentro del rango de vientos moderados —de 0 m/s a 6 m/s (equivalente a 20 km/h)—.

Más allá de velocidades que exceden los 6 m/s, el aumento en la ampacidad supera el 50%. Estos hallazgos subrayan la importancia de obtener datos meteorológicos extremadamente precisos para determinar el rendimiento adaptado de la línea.

Además, el gemelo digital también hará posible identificar el flujo de energía que se puede inyectar en la infraestructura en cualquier momento dado, haciendo posible planificar la transferencia hasta 72 horas.

Hacia un futuro energético sostenible

Las implicaciones de esta iniciativa van mucho más allá de la eficiencia energética y la reducción de carbono. Abre el camino para una infraestructura más inteligente y adaptable capaz de soportar las crecientes demandas de la urbanización mientras mantiene la sostenibilidad en su núcleo. El éxito de la asociación demuestra el potencial de las tecnologías IoT, DLR y gemelos digitales para transformar el sector del transporte y varias facetas de nuestro mundo moderno, encarnando la esencia de la eficiencia energética en el transporte en Europa.

A través de la innovación continua y la colaboración, Telefónica, Redeia y Libelium están estableciendo nuevos estándares para el desarrollo sostenible. El proyecto ejemplifica cómo la tecnología puede ser aprovechada para abordar algunos de los desafíos más apremiantes de nuestro tiempo, impulsándonos hacia un futuro más eficiente, sostenible e interconectado.

grid360 no solo aborda los desafíos inmediatos enfrentados por el sector energético, sino que también significa un profundo cambio hacia un futuro más sostenible y eficiente. Su enfoque integrado, impulsado por la tecnología, ejemplifica cómo la innovación puede facilitar la transición a energías más limpias con un impacto ambiental mínimo.

Al alinear las prácticas energéticas con los objetivos globales de sostenibilidad, grid360 es una piedra de toque para la industria energética que ofrece a los desafíos de hoy y que continúa el camino hacia un futuro energético sostenible.