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Energía 4.0: el gemelo digital en el sector energético

29 enero, 2020

Estamos avanzando exponencialmente hacia un ecosistema más inteligente y digitalizado. No se puede predecir en qué momento el mundo se habrá digitalizado de forma extendida, sin embargo, se observa que cada vez más sectores se van incorporando a la Transformación Digital. Vemos cada día más hogares, ciudades, móviles, asistentes, sistemas de seguridad, iluminación o termostatos inteligentes, que a través de la implementación de gran cantidad de dispositivos IoT, aportan la “inteligencia” y generan grandes volúmenes de datos, que exigirán formas efectivas para su procesamiento y análisis. Así como también exigirá fuentes de energías eficientes y un sistema de gestión inteligente de estas. La transformación digital de la Industria 4.0, lleva consigo la exigencia en la aceleración de la Energía 4.0.

Cuando decimos que todo se está digitalizando, nos referimos a una nueva forma digital de interactuar. Actualmente los sistemas de gestión energética dependen en gran medida de la intervención manual y de la toma de decisiones en muchas ocasiones intuitivas, basadas en pocos datos, o datos provenientes de diferentes fuentes que han de compilarse de forma manual. La implementación de la tecnología del Gemelo Digital, es necesaria como solución a este reto de integración, el Gemelo Digital aporta al sector energético reducción de costes, gestión inteligente de la red, toma de decisiones para el óptimo almacenamiento de la energía, mantenimiento de plantas y generación, análisis de costes, etc.

GESTIÓN ENERGÉTICA MEDIANTE GEMELO DIGITAL. ENERGÍA 4.0.

Como una de las 10 principales tendencias tecnológicas estratégicas de Gartner para 2019, el Gemelo Digital, es una réplica virtual o modelo de simulación de cualquier proceso u objeto físico. A pesar de existir desde hace más de una década, la tecnología de Gemelo Digital comienza a crecer en los últimos años, debido a los avances en otras tecnologías como BigData, IoT, RV e IA.

En NORLEAN, hemos desarrollado la herramienta inteligente NOA, con tecnología de Gemelo Digital, integrable con las tecnologías Big Data, IoT, Realidad Virtual e Inteligencia Artificial. Es una herramienta totalmente transversal y aplicable a cualquier sector, modelo de negocio o empresa.

Un primer paso para tratar de comprender mejor el funcionamiento de cualquier sistema real es hacer un modelo matemático y estadístico, que resuma sus partes esenciales en lenguaje matemático. Para ser útil, un modelo debe incorporar elementos de realismo y simplicidad.

Las principales aplicaciones de los Gemelos Digitales son las siguientes:

  • Diseño y desarrollo de procesos. Las compañías pueden realizar simulaciones y pruebas en un ámbito completamente virtual, anticipando necesidades futuras y evitando fallos en el entorno real.
  • Gestión de vida de producto. Es mucho más barato y eficaz desarrollar y testar los productos desde la plataforma virtual que hacerlo con el producto físicamente, se pueden crear infinitas copias del Gemelo Digital y testear diferentes escenarios con parámetros extremos.
  • Prevención de fallos de las máquinas. Es una de las aplicaciones con mayor aplicabilidad a día de hoy que el Gemelo Digital podría tener en la industria.
  • Mantenimiento de los equipos. Es posible la evaluación de soluciones antes de realizar reparaciones físicas, lo que agilizará las labores de diagnóstico y mantenimiento de sus equipos de producción y sus redes de comunicación.
  • Análisis de costes de producción. La simulación de todo el proceso permite no solo poder determinar la mejor disposición y combinación de equipos y procesos, sino también el conocimiento de los costes operativos y energéticos de todo el sistema de producción.
  • Simulación energética. Permite analizar los datos de consumo y calidad de red mediante los cuales se puede modelar la demanda energética de todas las instalaciones del sistema, permitiendo calcular los costes energéticos en base a diferentes escenarios de producción y/o parámetros de proceso.

Por otro lado, NORLEAN con NOA integra todos los datos de la cadena de valor de la empresa, desarrollando una herramienta totalmente disruptiva en el ámbito de la simulación y análisis de todo el modelo de negocio, incluyendo la gestión energética, facilitando:

  • Realizar simulaciones y escenarios del consumo energético de la empresa, para anticiparte en la toma de decisiones, conociendo con inmediatez y exactitud cuántos escenarios haya simulado.
  • Visualizar toda la cadena de producción y demanda de energía.
  • Mejorar la Competitividad de las empresas, en términos de propuesta de Valor.
  • Multiplicar por 4 la velocidad y la calidad de la gestión; permite que las revisiones trimestrales sean mensuales; las mensuales sean semanales; las semanales sean diarias, etc.
  • Gestionar el proceso de Digitalización + Industria 4.0, simulando en el mundo virtual, todas las tecnologías antes de ser aplicadas en el mundo real, además de integrarlas.

En definitiva, el aporte de valor con NORLEAN y NOA permite mejorar la productividad de las empresas, al mismo tiempo que las dota con ventajas competitivas, en el sector energético, específicamente, la Energía 4.0 conlleva la reducción de costes de implantación y optimización de la demanda energética para aprovechar las posibilidades que ofrece la Industria 4.0.

Las funcionalidades más relevantes que proporciona la implantación de NOA se describen a en los siguientes párrafos:

  • Facilita la toma de decisiones. NOA es una aplicación que acerca el componente simulación 3D a los niveles de dirección operativa y ejecutiva de la empresa, proporcionando una herramienta en la cual se describen los flujos de valor de la organización de manera visual, dinámica e interactiva con el objetivo de facilitar la toma de decisiones para la mejora de la eficiencia energética sin necesidad de conocimientos técnicos.
  • Diseño de infinitos escenarios 3D. Para las organizaciones resulta fundamental disponer de los recursos necesarios para conocer la evolución de demanda energética, estimándola en el transcurso del tiempo: pasado, presente y, especialmente, futuro.
  • Garantizar un proceso estable para la mejora continua que impulsa mejoras de eficiencia. El análisis de las respuestas obtenidas a través de los diferentes escenarios permite estimar el desempeño futuro de la actividad de la empresa para cada uno de los niveles definidos, con el objetivo de reducir el riesgo de las operaciones y facilitar la toma de decisiones, al disponer de una estimación numérica de sus consecuencias.
  • Automatización de la toma de decisiones en base a modelos lógico-matemáticos y estadísticos. La generación de soluciones y sus correspondientes simulaciones, la definición de los escenarios y la presentación de las mejores soluciones se estructuran mediante asistentes que guían al usuario de manera que su intervención se centre en la selección de los objetivos y la comprobación de los resultados arrojados.
  • No es necesario que el usuario sea especialista en programación. Una vez que el Gemelo Digital está construido y validado, la modificación en el sistema de variables o parámetros, de manera automática o manual por parte del usuario es una tarea muy sencilla.
  • Democratiza la tecnología 3D y el Gemelo Digital (Energia 4.0). La facilidad para modificar la estructura del modelo a partir de la interacción del usuario no especialista en programación, unido a la flexibilidad para representar el diseño y la operativa de sistemas diversos con suficiente precisión y la sencillez en su modificación, da lugar a lo que puede denominarse como una plataforma inteligente de simulación 3D.

La integración de NOA con las tecnologías BigData, IoT, Realidad Virtual e Inteligencia Artificial, permite plantear escenarios para predecir el consumo de recursos, tanto materiales como energéticos, y optimizar su utilización.

El Gemelo Digital NOA enfocado a la simulación energética (Energía 4.0):

  • Desarrollo y mantenimiento de redes inteligentes que están equipadas con sensores IoT.
  • Mejorar el rendimiento y la supervisión de las redes y procesos demandantes de energía.
  • A los proveedores de servicios de energía, tomar decisiones estratégicas informadas, reduciendo el riesgo y costes, mediante la analítica de datos en tiempo real.
  • Una mejor integración de todos los actores del sistema eléctrico y una transmisión eficiente de la energía.
  • Optimizar diseños futuros en las plantas.
  • Predecir ciclos de mantenimiento.
  • Prevenir perdidas de energía.
  • Reducir el tiempo de inactividades y mejorar el rendimiento.
  • Reducir los costos operativos y disminuir el riesgo de paros inesperados.
  • Ajustar y administrar mejor los consumos de energía

Según la consultora IDC, habrá una mejora visible del 30% en los tiempos de ciclo de los procesos críticos para las empresas que inviertan en Gemelo Digital.

Los principales actores de la industria del sector de energía y servicios públicos ya están aprovechando las capacidades de la tecnología Gemelo Digital:

  • British Petroleum utiliza la tecnología de Gemelo Digital para mapear la producción de campos petroleros.
  • Tesla construye un Gemelo Digital de cada unidad fabricada, para implementar actualizaciones periódicas en los automóviles de sus clientes.
  • General Electric rastrea más del 70% de sus motores a reacción en todo el mundo con la ayuda de millones de Gemelos Digitales.

La transformación digital crece exponencialmente en todos los sectores a nivel global, también en el sector energético para cubrir sus necesidades. El Gemelo Digital es una herramienta muy potente para el análisis y supervisión del rendimiento del sistema energético en tiempo real, plantear escenarios futuros, y evitar fallos críticos.

Reportaje publicado en Dínamo Técnica. Nº 23. Revista gallega de energía. Eficiencia energética. Energías renovables. Energías convencionales. Iluminación. Movilidad eléctrica. Smart Grid. Autoconsumo. Innovación.

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