Robótica y energía: el combo para optimizar la eficiencia energética

Robotica eficiencia energetica
Carlos López-Roso, Técnico Programador en Robótica en Cuerva
Escrito el 26 de octubre de 2023
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Imagina un futuro donde las ciudades estén abastecidas completamente por energías renovables, en las que todos los edificios estén cubiertos por paneles solares o cuenten con turbinas eólicas y sean independientes en términos energéticos. En esta realidad, el transporte se ha electrificado y los vehículos autónomos se recargan de forma inalámbrica. Incluso, las zonas remotas, donde antes el suministro energético era un desafío, tienen sus propias comunidades energéticas garantizando su autonomía. Es un futuro donde la energía se ha electrificado y el uso de combustibles fósiles es prácticamente residual.

Absorbo energía eléctrica directamente y la utilizo con casi un ciento por ciento de eficiencia”. Con esta frase, el autómata QT-1 Cutie detalla a los personajes Donovan y Powell de la película “Yo, Robot” su porcentaje de aprovechamiento energético. En ese futuro hipotético del que hablábamos al principio, ¿podríamos conseguir una cifra de rendimiento similar? Frente a las previsiones de un aumento del 30% en la demanda energética mundial para 2050 y el agravamiento de la crisis climática, es crucial que lo logremos. 

Por eso, ya se ha iniciado este camino, con el objetivo de conseguir unos niveles de resiliencia energética similares. En el éxito de este logro, la automatización (y la robótica como una rama importante de ella) tiene mucho que decir al ser un vector decisivo que nos está allanando el camino hacia un uso más inteligente y eficiente de los recursos energéticos. Y todo con la vista puesta en lograr cuatro objetivos estratégicos que impulsan esta transición a un modelo basado en “las 4 D”: descarbonización, descentralización, democratización y digitalización del sector eléctrico.

Es cierto que, cuando oímos la palabra “robótica”, solemos imaginar robots con forma de humanoide, pero es un concepto mucho más amplio que, además de hardware , también incluye software y algoritmos inteligentes que automatizan tareas y procesos. ¿Cómo nos ayudan estas tecnologías robóticas?

Tecnologías robóticas para digitalizar y reducir el consumo de energía

El sector energético está inmerso en una auténtica revolución robótica y automatizada. Cada vez más, las compañías del sector estamos desarrollando y adoptando tecnológicas eléctricas que nos permiten digitalizar y optimizar nuestros sistemas para emplear la energía de la forma más eficiente y sostenible posible.

El uso de software y algoritmos para recopilar y analizar datos es hoy en día la parte de la robótica más desarrollada dentro de la industria de la energía. Por medio de sensores inteligentes, el Internet de las Cosas (IoT), la inteligencia artificial o el aprendizaje automático (machine learning), ya es posible recolectar ingentes cantidades de datos a lo largo de toda la cadena del suministro eléctrico para mejorar la precisión, el uso y el rendimiento de la energía; generar patrones de consumo y detectar oportunidades de mejora. Gracias a la inteligencia artificial, se predicen fallos, se recomiendan acciones para reducir mermas y se automatizan procesos, maximizando el aprovechamiento energético y el ahorro económico sobre los costes operativos.

Más allá de este análisis e interpretación de los datos, la robótica, llamémosla “física”, se está abriendo paso en el sector. Y cada vez con más fuerza. Bajo los conceptos de Industria 4.0 y la cada vez más presente industria 5.0, los humanos y las máquinas estamos colaborando en la consecución de un mismo fin: la eficiencia energética

Drones, robots submarinos o vehículos no tripulados están cada vez más presentes en tareas de inspección y mantenimiento de infraestructuras. Equipados con sofisticados sensores, estos robots pueden acceder a entornos de riesgo y detectar problemas a tiempo, evitando paradas no programadas en plantas de generación o instalaciones.

Toda esta tecnología robótica aplicada al sector tiene cifras. Según el informe Global Robotics for Energy Sector Market Report, el mercado de la robótica energética pasará de los 12.400 millones de dólares en 2022 a más de 36.000 millones en 2030. Estos datos revelan que la automatización y la r obótica será n decisivas para que el sector energético mundial consiga los aumentos de eficiencia que necesita, reduciendo pérdidas y desperdicios. Un camino prometedor hacia un modelo 100% optimizado, predecible y sostenible.

Cómo se está utilizando la automatización y la robótica para mejorar la eficiencia energética

La aplicación de la robótica con fines energéticos no es exclusiva de las compañías que conformamos este sector, sino que también incluye a un colectivo más amplio: desde las empresas industriales o del sector de la construcción ―pensando en las que más energía consumen y emisiones de CO2 generan― hasta el usuario particular que enciende y apaga las luces de su casa cada día. 

El uso en el sector energético

Como hemos dicho, la robótica, en forma de algoritmos y sensores cada vez más inteligentes, está ayudando a mejorar los sistemas de gestión energética y las tareas de mantenimiento

Gracias a la digitalización, a la recopilación de datos en tiempo real y al uso de la IA, ya estamos automatizando y gestionando la energía de una forma eficiente, potenciando la integración de las energías renovables en la red eléctrica y logrando un mantenimiento predictivo. Todo esto nos permite anticiparnos a problemas y prevenir fallos críticos que reducen la eficiencia energética.

Por otro lado, cada vez es más frecuente contar con drones equipados con cámaras térmicas que sobrevuelan tendidos eléctricos o palas de aerogeneradores para detectar fallos o averías. En la generación hidroeléctrica, también se utiliza robótica submarina para inspeccionar y reparar turbinas marinas o cables subacuáticos. En la construcción y mantenimiento de instalaciones como parques eólicos o plantas solares, los robots agilizan labores, reducen costes operativos y minimizan el consumo energético.

La robótica en la industria

En el ámbito industrial, los robots colaborativos ayudan a minimizar el consumo energético a lo largo de toda la cadena de producción. Las empresas que apuestan por generar su propia electricidad y energía por medio de instalaciones de autoconsumo industrial pueden implementar su propia smart grid donde monitorizan en tiempo real el rendimiento energético de toda su red, obtienen datos en directo sobre el estado de los equipos y detectan posibles problemas evitando fallos inesperados. 

Pero la robótica en las industrias también está presente en forma de máquinas que hacen el trabajo que antes hacían las personas, minimizando errores y repeticiones y reduciendo, en algunos casos, los residuos generados por el ser humano. En líneas de ensamblaje, los brazos robóticos eligen las trayectorias más eficientes para mover y colocar componentes, mientras que los robots que empaquetan utilizan la menor cantidad de material de embalaje. Todas estas mejoras automatizadas suman ahorros energéticos.

En trabajos que requieren grandes cantidades de energía y materias primas, se mejora la eficiencia con la automatización. El sector del automóvil es pionero en este campo y, según la Asociación Europea de Fabricantes de Automóviles (ACEA), la robotización ha mejorado la eficiencia energética de la producción

En este tipo de instalaciones industriales, la optimización de las plantas de producción mediante el sistema HVAC, que consiste en la instalación integrada de aire acondicionado, ventilación y calefacción, también es otra de las opciones que existen para mejorar la eficiencia energética. 

Por ilustraros con un ejemplo “de la casa”, en Cuerva actualmente estamos desarrollando programas maestros que aplican procesos de automatización con el fin de optimizar el uso de la energía de manera inteligente y predictiva. Para lograr esto, utilizamos el lenguaje de programación SCL ( Structured Control Language ) y KOP ( Kontaktplan ) para configurar PLCs (Controladores Lógicos Programables). Estos PLCs no solo emplean una lógica interna para gestionar la energía, sino que también tienen la capacidad de activar salidas a relé que derivan esa energía para realizar, por ejemplo, procesos industriales con excedentes. Esta programación en PLCs, hoy día, la estamos usando en Cuerva en aplicaciones relacionadas con la generación de energía renovable, especialmente en sistemas solares e hidráulicos. Además, desarrollamos sistemas SCADA ( Supervisory Control and Data Acquisition ) para monitorear y controlar estos procesos industriales.

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Automatización y robótica en edificios inteligentes

Del mismo modo, la robótica está transformando la gestión energética en edificios de oficinas, comerciales y residenciales. La automatización de sistemas como la iluminación y la climatización (HVAC) permite entender patrones de ocupación y de uso de cada espacio. Gracias a ello, se pueden apagar las luces de las salas de conferencias cuando no se detecta movimiento y ajustar la temperatura de las oficinas según horarios y preferencias individuales de los empleados. 

En el ámbito doméstico, los contadores inteligentes y la domótica ya ayudan a optimizar el uso de la climatización y los electrodomésticos, reduciendo consumos innecesarios y emisiones de dióxido de carbono. Según la consultora DBK, se espera que los hogares equipados con domótica ahorren de media un 30% en su factura energética para 2025. Sin duda, la robótica será crucial para construir las viviendas eficientes del futuro.

No obstante, si pensamos en edificios enteros, los beneficios son mayores. Un reciente estudio de Schneider Electric y WSP informa de que la implantación de las soluciones digitales de gestión de edificios y energía en edificios de oficinas ya existentes podría reducir hasta un 42% las emisiones de CO2. Si se sustituyen las tecnologías de calefacción alimentadas con combustibles fósiles por alternativas eléctricas y se instala una microgrid con fuentes locales de energía renovable, podría llegar al 70%.

Retos para conseguir la eficiencia energética deseada

Aunque el potencial de la automatización y la robótica para impulsar la eficiencia energética es colosal, su adopción masiva en el sector debe superar aún ciertas barreras. Algunos de los desafíos más importantes son:

  • Interoperabilidad de sistemas. La falta de estándares comunes para la interoperabilidad de los distintos sistemas dificulta una integración fluida con la que conseguir la máxima eficiencia. Si bien es cierto que diferentes organismos internacionales trabajan en el desarrollo de estos protocolos, aún queda un largo camino por hacer. 
  • Inversión y financiación. Este trabajo de digitalización requiere de una inversión importante a la hora de renovar las infraestructuras ya existentes, implementar nuevas flotas de robots y desarrollar sistemas de gestión energéticos con los que lograr una mayor eficiencia energética y crear redes inteligentes. Un coste que puede resultar elevado para una amplia parte de la sociedad. De ahí que los gobiernos deban impulsar las ayudas para financiar la innovación tecnológica en favor de la eficiencia energética.
  • Ciberseguridad. Con un sistema energético cada vez más electrificado y digitalizado, es clave reforzar la ciberseguridad de estas tecnologías para evitar ataques que pudieran manipular el funcionamiento de los robots e interrumpir servicios esenciales. 

Consideraciones éticas 

Si bien es cierto, como hemos visto, que los beneficios de la robótica aplicada a la gestión de la energía son enormes, no nos podemos olvidar de los desafíos éticos que plantea su implantación de forma masiva. Consideraciones que hay que analizar desde distintos puntos de vista.

Por ejemplo, ¿qué impacto tendrá en el empleo? Sin ninguna duda, la automatización y la tecnología robótica terminará sustituyendo en gran parte el trabajo humano. ¿Hasta qué punto podemos pensar que nos sustituirá? Por ello, hay que formar y capacitar desde ya ―quienes no lo estén haciendo― a los trabajadores para que aprendan nuevas maneras de convivir e interactuar con la automatización e inteligencia artificial, así como de realizar tareas que aporten mayor valor, y asuman las habilidades necesarias para colaborar con los robots en lugar de ser sustituidos. 

Desde el punto de vista de la sostenibilidad, también debemos asegurarnos de que la robótica utilizada genera unos beneficios superiores a los costes de su uso. ¿Cuál es su impacto en la huella ecológica global? ¿Consumimos más energía que la que ahorramos durante la fabricación de los robots? ¿Los materiales con los que se fabrican son más o menos contaminantes? 

Tenemos que garantizar que las ventajas desde el punto de vista medioambiental superan con creces estos costes medioambientales. En caso contrario, será un fracaso. Por ello, es prioritario emplear materiales sostenibles, reciclables y de bajo consumo y acreditar que la energía utilizada para su funcionamiento proceda de fuentes renovables.

En cuanto a los datos recogidos por la robótica, urge desarrollar una regulación adecuada para un uso responsable de esta tecnología y donde se defina qué datos se pueden recopilar, previniendo de posibles manipulaciones malintencionadas de su funcionamiento.

La robótica, una aliada para un futuro energético eficiente y sostenible

Como hemos visto, la robótica ha dejado de ser una parte exclusiva de la Literatura de Ciencia Ficción de autores como Isaac Asimov. En la actualidad, es una realidad palpable que transforma nuestro día a día. Y, en el ámbito de la eficiencia energética, se está erigiendo como una aliada indispensable para reducir el consumo y avanzar hacia un modelo más sostenible.

Aunque existen aún obstáculos por superar, el potencial de estas tecnologías para mejorar nuestra relación con la energía y disminuir el impacto ambiental es imponente. Si conseguimos sortear los desafíos de los que hemos hablado, estas soluciones pueden catapultar la eficiencia energética a niveles nunca vistos antes.

A lo largo de la historia, los avances tecnológicos en robótica han hecho realidad aplicaciones impensables décadas atrás, permitiéndonos generar y consumir energía de forma revolucionaria. Del mismo modo, en el futuro, quizás veamos robots limpiando de forma autónoma los paneles solares o las palas de aerogeneradores offshore , donde ahora el acceso es limitado. O drones recopilando datos de calidad del aire para regular la climatización y reducir la demanda eléctrica en función de las necesidades de cada momento. O impresoras 3D construyendo edificios energéticamente eficientes en tiempos récord como si fuera un Lego.

Quién sabe dónde nos llevará la robótica aplicada al sector energético. Lo que está claro es que ha llegado para ayudarnos a construir un porvenir más limpio, eficiente y sostenible.

Si te preguntas cuál es el futuro de la energía, te ayudamos a trabajar para ser parte de la respuesta. ¿Hablamos?

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Sobre el autor

Carlos López-Roso, Técnico Programador en Robótica en Cuerva
Carlos López-Roso es Técnico Superior en Robótica y Automatización Industrial. Su entrada en el mundo de la electrónica y la electricidad se remonta a 2010, cuando comenzó a estudiar equipos electrónicos de consumo. En la actualidad, en Cuerva, aplica todos sus conocimientos para crear programas de gestión energética mediante la automatización, integrando diversos protocolos de comunicación para administrar eficazmente la energía. Su objetivo principal es optimizar el uso de la energía y garantizar su eficiencia en las aplicaciones industriales. Carlos está comprometido en continuar su formación y mejorar constantemente sus habilidades en este emocionante campo.
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