Innovación para acelerar la revolución verde

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

Hacia mediados de este siglo, el peso de las renovables en el consumo final de la energía supondrá casi el 100%, avanzan desde el Gobierno. Los combustibles fósiles darán paso al hidrógeno verde, los biocombustibles, el biogás. La electricidad procederá de placas solares, aerogeneradores, plantas eólicas marinas. La geotermia y la biomasa se impondrán como fuente de calor. Casi el 80% del sector del transporte y la movilidad, tan dependiente hoy del petróleo, recurrirá a energía verde en menos de tres décadas.

La tendencia ya es imparable, y lo mejor de todo es que su desarrollo e implantación aún se puede acelerar más gracias a las nuevas tecnologías. Automatización, inteligencia artificial (IA), blockchain, big data, internet de las cosas (IoT) y robotización van a revolucionar el mercado energético. Ya ha habido en los últimos años importantes avances en el ámbito del ­almacenamiento, la hibridación, la trazabilidad y la digitalización. Si a esto le sumamos el uso de nuevos materiales y unos procesos de producción más avanzados, el panorama aún pinta mejor.

“Vamos hacia un futuro en el que no solo habrá una generación más eficiente, también veremos la creación de servicios asociados a la gestión de la demanda gracias a las nuevas tecnologías”, vaticina el director general de APPA Renovables, José María González Moya. En ese horizonte no tan lejano, el autoconsumo y el diseño y explotación de las redes de transporte y distribución, junto con el almacenamiento, habrán avanzado tanto que lo que tenemos hoy nos parecerá una broma.

Más allá de la electricidad

Pero la innovación no puede ceñirse únicamente a la producción de electricidad procedente de fuentes limpias. “El gran reto, en el ámbito tecnológico y de uso, es la integración de renovables en los sectores difusos, como son la calefacción y el transporte. Es fundamental que trabajemos en ese sentido, porque, hoy en día, la electricidad supone el 23% de nuestra energía final. Debemos poner el foco en ese otro 77%”, apunta González Moya.

Sin embargo, por sí solas, las nuevas tecnologías no pueden hacer milagros. El sector reconoce que su efectividad va a depender, en gran medida, de que los planes de penetración de renovables se ejecuten según los plazos trazados por las administraciones. Y con el actual contexto geopolítico, repleto de incertidumbres globales, los imprevistos pueden llegar en el momento más inesperado. En cualquier caso, lo que sí es seguro es que los avances tecnológicos van a reducir los costes de las renovables y a favorecer su integración.

Esto es especialmente importante a la hora de almacenar energía, para poder acumularla en los picos de mayor producción y volcarla a la red cuando haya una mayor demanda. “El almacenamiento en baterías es muy costoso para tiempos largos, por lo que no se contempla”, sostienen desde APPA Renovables. En cambio, sí se implantarán en la industria y en usos residenciales, al igual que en el lado de la generación.

Este impulso a la creación de baterías, sobre todo basadas en tecnología de iones de litio, no solo es fundamental en la transición energética. Estos dispositivos serán vitales para construir una economía basada en energías 100% verdes. También habrá importantes avances en lo referido a su reutilización. Una batería de un vehículo eléctrico puede que no sirva cuando se reduce la autonomía del automóvil, pero se puede aprovechar para una instalación fotovoltaica o eólica.

Las tecnologías de última generación también están muy presentes en los procesos de hibridación, que consisten en generar electricidad a partir de varias fuentes renovables que comparten un idéntico punto de conexión en la misma instalación. Hay muchas posibilidades de hibridación entre tecnologías verdes: eólica e hidráulica con fotovoltaica, biomasa con solar… Una de las mejores combinaciones es la que aúna eólica y fotovoltaica, ya que son muy complementarias: los aerogeneradores producen más electricidad durante el crepúsculo, 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 tecnologías de las dos energías, se aprovecha mejor el suministro de electricidad y la instalación rinde más. Sin embargo, cuando ambas coinciden, la instalación en la que están 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 previsión sobre el efecto sombra de los aerogeneradores y el emplazamiento. O para conocer distintas oportunidades de reubicación de elementos de la planta en otros lugares para evitar estas interferencias”, explica el director del Máster en Energías Renovables y Eficiencia Energética de la Universidad Nebrija, Juan José Coble.

Aun así, el potencial de estas dos tecnologías va mucho más allá. Es necesario que la energía sea un recurso fiable, y las renovables dependen de los caprichos de la meteorología, como el viento o la luz del sol, que no podemos cambiar a voluntad. Sin embargo, sí podemos conocerlos y ­predecirlos.

Durante la vida útil de los parques se debe determinar con antelación cuánta energía se va a producir. Para este cálculo se usan las predicciones meteorológicas, mediante el uso de datos masivos e inteligencia artificial. Esto permite al propietario de la instalación acudir al mercado eléctrico, cada vez más exigente en cuanto a precisión, con la mejor de las predicciones de energía. “Las renovables suponen un reto para la red de transporte y distribución de electricidad. Al ser capaces de verter energía en prácticamente cualquier punto, se hace necesario conocer de antemano cuál va a ser esa generación para prevenir saturaciones en la red que podrían llegar a producir apagones”, argumenta el director del área de Energía en el Instituto de Ingeniería del Conocimiento (IIC), Pedro Tejedor.

Drones forestales

De nuevo aquí, IoT, big data e IA demuestran sus enormes posibilidades. Estas tecnologías también se usan para el mantenimiento de las plantas de energía, ya que ayudan a predecir con antelación cuándo va a producirse una avería. Para ello, analizan las vibraciones y las temperaturas de los dispositivos internos al aerogenerador o los sistemas de conversión de los paneles fotovoltaicos. Asimismo, se utiliza visión artificial para examinar las placas solares y se recurre a los drones para revisar los componentes externos de las turbinas eólicas. La robótica ya ha ganado peso, y lo hará aún más en el futuro. Los drones también se emplean en tareas de mantenimiento de los parques y se está evaluando su utilización tanto para reparaciones en altura como para eliminar el hielo depositado en las palas eólicas en invierno, por ejemplo.

Otra herramienta que va a favorecer el desarrollo de la energía 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 energía que se recibe en un hogar, y todo el proceso transcurre de forma transparente”, señala Juan José Coble. Esta tecnología, basada en la denominada cadena de bloques, es capaz de gestionar los datos registrados en los contadores de cada instalación para contabilizar todas las garantías de origen renovable. “Existen contratos de compraventa de energía a largo plazo, en los que se necesita acreditar que su procedencia es verde”, apunta este profesor universitario. Además, el blockchain asegura las transacciones electrónicas y los contadores inteligentes frente a ciberataques, y agiliza los contratos entre empresas del sector.

Expertos de la Comisión de Energía del Colegio Oficial de Ingenieros Industriales de Madrid (COIIM) recuerdan que la tokenización ya se aplica en la administración y monetización de la producción de electricidad. También en el control y ahorro de energía en la red y otras instalaciones. Un ejemplo es la gestión 24 horas diarias de parques eólicos o edificios inteligentes, al mejorar su intercambio de energía con la red de distribución.

En su informe Tendencias globales de las energías renovables, la consultora Deloitte señala que la automatización recorta de forma drástica el tiempo y los costes de producción y explotación de las energías solar y eólica. Este mismo documento sostiene que la impresión en 3D revolucionará este último sector. Ya hay fabricantes que prevén comenzar con la impresión tridimensional de componentes bajo demanda en parques eólicos para reducir los costes y el tiempo de interrupción de las tareas de reparación. El asesor técnico de la Asociación Empresarial Eólica, Alberto Ceña, avanza que la progresiva incorporación de nuevos materiales va a permitir reducir el peso e incrementar el tamaño de las máquinas. “El objetivo es que aligeren las turbinas y sustituyan a algunos que sean sensibles por la concentración de los suministros clave, como ocurre con las tierras raras”, cuenta.

El director de la Escuela Politécnica Superior de la Universidad Nebrija, Juan Carlos Arroyo Portero, enumera otro avance importante: el hormigón eco. Este material de construcción permite levantar con facilidad torres a medida que pueden alcanzar los 180 metros de altura. El problema es que el hormigón provocaba importantes emisiones de carbono. Eso ha cambiado. “Ahora se usan áridos reciclados y se ha sustituido el clínker, que procede de la combustión 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 mecánicas, cuya huella de carbono es hasta un 70% inferior.

También el sector fotovoltaico afronta sus propios retos. Según el director general de Unión Española Fotovoltaica (Unef), José Donoso, tiene que ver sobre todo con fabricar paneles más eficientes y baratos. “Son cada vez más bifaciales, con placas por los dos lados, para aumentar el incremento de productividad por hectárea”, cuenta. Para facilitar la integración ambiental y estética de los paneles, la industria ya trabaja en diseños que faciliten su adaptación a los desniveles del terreno.