Ciudades inteligentes: Innovación energética ante la crisis

El desarrollo de las nuevas tecnologías para el funcionamiento de centros urbanos se ha vuelto un factor crítico en la gestión de recursos energéticos, especialmente a la hora de enfrentar crisis como la que se vive actualmente con el Covid-19, donde la reducción de emisiones juega un rol clave.

El desarrollo del proceso de transición energética que vive el mundo, que plantea la integración masiva de energías renovables, descarbonización, descentralización, digitalización y eficiencia energética, se encontró con el surgimiento de la pandemia producida por el Covid-19, lo que ha sido una prueba de fuego en el uso de estas tecnologías ante las restricciones de movimiento de la población, afectando a más de 3.000 millones de personas confinadas en sus hogares durante marzo y abril.

Y es aquí donde la transición energética ha respondido con creces para la mantención de la actividad productiva y de servicios en sectores estratégicos a nivel internacional, donde la continuidad y seguridad en el suministro eléctrico es clave, particularmente para el funcionamiento de las grandes ciudades.

En este escenario, especialistas consultados por ELECTRICIDAD coinciden en el fortalecimiento que adquiere el concepto de ciudades inteligentes: a la hora de enfrentar este tipo de contingencias, donde el sector eléctrico es la viga maestra para el desarrollo de esta infraestructura, a través de las energías renovables, la digitalización y la descentralización de los recursos energéticos.

Redes

Juan Carlos Olmedo, presidente del Consejo Directivo del Coordinador Eléctrico Nacional señala que la transición energética es el marco de desarrollo para las ciudades inteligentes. “En materia de digitalización e internet de las cosas (IoT), observamos que una mayor descentralización de la industria energética implicará gestionar mayores cantidades de información en tiempo real acerca de la producción y consumo de energía eléctrica”.

A su juicio, “el desarrollo en materia de ciudades inteligentes considera los cambios tecnológicos que generan un aumento en el número de actores del mercado energético, surgiendo los llamados Prosumers (consumidores y productores), por lo que la información que se obtenga de las redes de distribución será relevante para nuestro quehacer presente y futuro”.

Es así como el avance de la generación distribuida, los sistemas de almacenamiento y los servicios complementarios son las principales tendencias que menciona el ejecutivo dentro de las operaciones que caracterizarán a las ciudades inteligentes a medida que se vayan incorporando estas tecnologías, especialmente en las redes eléctricas.

“Ante una mayor generación distribuida y sistemas de almacenamiento se prevé que se modifiquen los patrones del consumo neto, información necesaria para una operación segura y eficiente del sistema eléctrico mayorista, así como para el desarrollo de la transmisión en el mediano y largo plazo”, explica Olmedo.

Y añade: “En materia de servicio complementarios, visualizamos la importancia de compartir recursos desde transmisión a distribución para proveer recursos y servicios que permitan cumplir los estándares de seguridad en la operación del sistema, por ejemplo el control de tensión y de frecuencia del sistema de transmisión (alta tensión) a través de recursos técnicos instalados en redes de distribución y de la llamada demanda responsiva”.

Claudio Inzunza, gerente de Negocios, Empresas y Gobierno de Enel X Chile, comparte el diagnóstico de ampliar el espacio para la generación distribuida, precisando que esta tecnología aportará con “la infraestructura que compruebe los beneficios de la medición inteligente y las redes eléctricas automatizadas”.

Según Alex Alegría, director del capítulo chileno del Consejo Internacional de Grandes Redes Eléctricas (Cigre), las redes inteligentes y los recursos distribuidos de energía llegaron para quedarse, “lo cual brinda enormes posibilidades para la descarbonización de la sociedad y la eficiencia del uso de la electricidad, pero igualmente conllevan nuevos desafíos técnicos para un sector altamente especializado que, básicamente, ha lidiado con el paradigma generación transmisión-distribución-consumidor por décadas”.

“Hoy estos segmentos son más difusos, la planificación posee una mayor componente de incerteza, los análisis deben realizarse con menores escalas de tiempo y las tecnologías avanzan en forma acelerada; esto trae consigo “nuevos paradigmas” para el desarrollo de los sistemas eléctricos: es factible y rentable almacenar energía a gran escala, el cliente final pueda tomar decisiones sobre su consumo y producir energía, los vehículos pueden ser considerados como otro activo de la red eléctrica, entre otros”, sostiene.

Descontaminación

Claudio Inzunza afirma que el concepto de ciudad inteligente va más allá de la eficiencia en el uso de la energía y en los costos, pues plantea que también supone un sistema de datos gestionados a gran escala por estas redes inteligentes. “Por ejemplo, al incorporar sensores en la vía pública, se puede realizar un mapa de la ciudad sobre los niveles de ruido, contaminación, flujo de personas, entre otros, y poder compartir esta información a través de las actuales pantallas LED en vía pública”.

“La cantidad de información que hoy es posible tener en base a dispositivos, como teléfonos, pantallas y cámaras, los propios automóviles, y la infraestructura urbana, como luminarias y paraderos, es solo la punta del iceberg del potencial de información a la que podemos acceder, la que permite determinar hábitos y patrones de comportamientos de las personas, para usarla en distintas estrategias de segmentación en beneficio de los nuevos modelos de negocio”, comenta el ejecutivo.

Inzunza destaca los avances que muestra en esta materia “Smartcity Santiago”, el prototipo de ciudad inteligente de Chile que implementó Enel en 2014, “donde se ponen a prueba una serie de tecnologías de última generación, como movilidad eléctrica, telemedición de consumos, operación domótica, generación fotovoltaica, automatización de la red eléctrica, alumbrado público inteligente, televigilancia y wifi libre”.

Lorena Santana, directora ejecutiva de Do! Smart City, también se muestra de acuerdo en que la adecuación de nuevas tecnologías de ciudades inteligentes lo que -a su juicio- tiene un rol fundamental en la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero, “así como disminuir el consumo mediante la eficiencia energética, e ir aumentando paulatina y considerablemente el porcentaje de generación eléctrica con base a energías renovables”.

“En las smart cities, el abordaje de los problemas de contaminación atmosférica se enfoca en tres pasos: la definición de los parámetros de calidad del aire que es necesario controlar; la monitorización de estos mediante la utilización de hardware y software de gestión urbana, y la adopción de soluciones en distintos nivel del territorio, tendientes a garantizar un aire limpio a las personas que vivimos en las ciudades”, asegura la ejecutiva.

“Existen varios factores que empobrecen la calidad del aire en las ciudades, incluyendo las emisiones de los vehículos, los hogares y las fábricas; o la ausencia de lluvias durante períodos prolongados, que siendo algo que no podemos controlar, aumenta el desafío de implementar prontamente nuevas iniciativas y proyectos”, sostiene Santana.

Y agrega que en estas tareas la movilidad eléctrica es crucial: “Existen muchas experiencias exitosas en Chile y el mundo, que han generado un efecto importante en los niveles de contaminación, como la gestión de flotas, consorcios para promover la electromovilidad, planes de desarrollo de transporte sostenible, sensorización, promoción del uso de vehículos eléctricos y los respectivos puestos de recarga públicos y privados, entre otros”.

De acuerdo con Alex Alegría, también existen otras tecnologías para profundizar las operaciones de una ciudad inteligente, entras las cuales menciona “tecnologías menos visibles para el público general, que podrían impactar de igual manera a la industria, como son la monitorización de los activos y el uso de big data para la toma de decisiones, el uso de la robótica y realidad virtual/aumentada para labores de inspección y mantenimiento, el desarrollo del ultra HVDC que permite la transmisión de hasta 12.000 MW (equivalente a cuatro veces la demanda de Santiago) por una sola línea de transmisión y cosas más incipientes, como puede ser el uso del blockchain para la habilitación de la trazabilidad de la energía a lo largo de la red hasta el consumidor final”.

Raúl O’Ryan, director del Earth Center de la Facultad de Ingeniería y Ciencias de la Universidad Adolfo Ibáñez, coincide en la necesidad de fortalecer las redes inteligentes, “para aumentar la capacidad y calidad de servicio sin necesariamente aumentar la infraestructura, avanzando en sistemas distribuidos y potenciando la eficiencia energética.

“Es necesario disponer de los profesionales capacitados para estos nuevos tiempos: formados en temas regulatorios y de innovación, que entiendan los mercados eléctricos, y estén especializados en redes inteligentes, manejo de datos y sensores”, precisa el académico.

A su juicio, este tipo de desarrollo contribuye a la reducción de emisiones, por lo que sostiene el imperativo de generar incentivos apropiados que se vinculen con la meta de carbono neutralidad de Chile, lo que implica examinar nuevos instrumentos como permisos transables e impuestos verdes en determinados sectores”.

“El cumplimiento de las NDC (Contribuciones Determinadas a Nivel Nacional), y el logro de la carbono neutralidad, requiere hacer un uso cada vez más eficiente de la energía, lo que se potencia con ciudades inteligentes y creciente digitalización. Al ir ello de la mano de una energía eléctrica renovable y de combustión cada vez más verde (con hidrógeno por ejemplo) se logrará cumplir con estas metas ambiciosas avanzando tanto en lo ambiental, lo económico y en definitiva la sustentabilidad. Esto requiere desarrollar sistemas smart, manejar bases de datos crecientes, así como instalar sensores en miles de localidades”, afirma el académico.

Desafíos

Para Carlos Inzunza, los principales desafíos de las ciudades inteligentes pasan por la gestión de la potencia de energía “en base a modelos que consideran la eficiencia energética, pues es una herramienta clave para el desarrollo de los procesos productivos de empresas e industrias”.

“Hoy existen temáticas conocidas, como la movilidad eléctrica, las cámaras de televigilancia, la iluminación e incluso las pantallas LED, tecnologías que en conjunto visten a las ciudades con un tono más moderno y conectado. Pero también se pueden encontrar áreas no tan conocidos que pueden generar un aporte sustancial a las Smart Cities, ya que, al crear una red de comunicación a nivel de la ciudad, en el futuro se puede conectar cualquier dispositivo de la vía pública y no solo obtener datos, sino que además controlar dichos elementos”, asevera el ejecutivo.

Lorena Santana, por su lado, plantea la necesidad de que el desarrollo tecnológico de las ciudades vaya de la mano con la gobernanza, la cual –en su opinión– “cada vez es más necesaria para ordenar y estructurar proyectos e iniciativas en barrios, territorios, ciudades y áreas metropolitanas cada vez más complejas”.

“La gobernanza no es sólo una acción de gobiernos nacionales, regionales o locales, sino una articulación entre instituciones, organizaciones, comunidades y personas para la gestión, desarrollo, diseño y planificación de la ciudad. En tal sentido el mayor desafío en dotarnos de procesos, canales y mecanismos formales e informales entre actores que facilitan el funcionamiento del espacio urbano y sus territorios, donde el rol del estado es clave, no sólo a través de regulación, sino también de políticas públicas e incentivos correctos”, asevera.

Crisis sanitaria

La función para contribuir a la reducción de emisiones en centros urbanos con altos niveles de consumo energético, con el uso de energías limpias, está directamente relacionada con el desarrollo de las ciudades inteligentes.

“La cuarentena nos mostró lo relevante de contar con servicios digitalizados. Puso a prueba los que ya se habían implementado y mostró lo largo del camino que aún debemos recorrer para que todos los chilenos tengamos acceso a los beneficios de la automatización y digitalización”, señala Lorena Santana.

La especialista recuerda que en Europa se formó un comité de trabajo “denominado Respuesta de emergencia de las ciudades Covid-19 liderado por la ciudad de Valencia; que ha ganado premios como smart city. Este comité proporcionará una plataforma global para compartir soluciones innovadoras y buenas prácticas, así como un marco de políticas sobre gestión inteligente de emergencias de salud pública para abordar los impactos del Covid-19 en ciudades de todo el mundo”.

“Si consideramos que la estrategia para vencer el Covid-19 se asocia directamente a evitar el contacto entre las personas para que no exista contagio, debemos reconocer que una ciudad inteligente permite que sus habitantes resuelvan sus requerimientos necesitando poca movilidad para ello; pudiendo ser hasta ninguna. Una Smart City, conoce la movilidad de sus habitantes, por tanto puede generar estrategias de aislamiento; conoce los servicios que demanda y los tiene al alcance de un click, por lo que el Covid-19 puede transformarse en una verdadera oportunidad para invertir e implementar estrategias que vayan dirigidas a mejorar la calidad de vida de las personas que habitan la ciudad”, agrega la ejecutiva.

Conclusiones

  • En el actual proceso de transición energética el concepto de ciudades inteligentes tiene un papel crucial, debido a la incorporación de nuevas tecnologías que incentivan el uso de energías limpias, la descarbonización, descentralización de recursos distribuidos y la digitalización.
  • Este tipo de desarrollo es fundamental para el avance e interacción que tiene la generación distribuida, las redes inteligentes, el almacenamiento domiciliario y la electromovilidad.
  • La gestión de grandes cantidades de datos es otro punto central de las ciudades inteligentes para el control y monitoreo de tecnologías que contribuyen a disminuir la contaminación ambiental y, de paso, las emergencias sanitarias provocadas por enfermedades, como la actual pandemia del Covid-19.

Transición energética y el Sistema Eléctrico Nacional

Para profundizar el desarrollo de las ciudades inteligentes se requiere de un incremento en los niveles de electrificación de la matriz energética, lo que también plantea una serie de desafíos para la operación del sistema eléctrico, dada la incorporación de las nuevas tecnologías que supone el proceso de transición energética.

Juan Carlos Olmedo, presidente del Consejo Directivo del Coordinador Eléctrico Nacional, señala que para enfrentar esta realidad, “desde el punto de vista de desarrollo de tecnologías de la información, se requieren desarrollos de softwares que permitan manejar grandes flujos de datos, lo que implica la necesidad de infraestructura de comunicaciones necesarias para recopilar y almacenar los datos de la operación del sistema y mercado eléctrico, sujeto a estrictos estándares de ciberseguridad, tales como las condiciones meteorológicas que afectan el comportamiento de la demanda, la producción eólica/solar, los caudales afluentes asociados a centrales hidroeléctricas, así como el estado de equipamiento y/o recursos de control y monitoreo dinámico del sistema, para lo cual las tecnologías 5G serán un factor habilitante”.

Otras iniciativas que impulsa el organismo es una plataforma de trazabilidad de producción y consumo de energía renovable en el sistema, a partir de tecnología Blockchain.

“En materia de innovación, el Coordinador considera un enfoque top-down, a efectos de focalizar los esfuerzos de innovación en proyectos que agreguen valor a nuestro quehacer y nuestros stakeholder. Durante este año se está trabajando en diversos proyectos de innovación tecnológica, como es por ejemplo, el desarrollo de un Blockchain para trazabilidad de precios de combustibles, una “Clave Única” de acceso a aplicativos, un “ChatBot” y la incorporación en la plataforma Super (Sistema Unificado de Permisos), a cargo del Ministerio de Economía, y de autorizaciones relevantes para nuevos proyectos: “aprobación solución de conexión” y “autorización de interconexión”, señala Olmedo.

“También estamos trabajando en el desarrollo de un piloto de Big Data, junto a un sistema de trazabilidad de energía renovables desde la producción hasta el consumo a través de  Blockchain. De igual manera, y en el ámbito académico, estamos patrocinando diversos proyectos de investigación de prestigiadas universidades del país y acuerdos con GIZ para el análisis de viabilidad de nuevas tecnologías de generación”, puntualiza el ejecutivo.

Para Andrés Salgado, socio fundador de ENC Energy Consultants, la transición energética iniciada en el país “se encuentra en un muy buen pie, pues como nunca antes, no sólo hemos tenido mucho interés en desarrollar e invertir en centrales de energías renovables, tanto de incumbentes como de nuevos entrantes. Hemos visto que en los tres últimos años el 70% de la nueva capacidad de generación que ha ingresado a nivel nacional es de origen solar y eólico.”

En su opinión, el proceso de retiro de centrales termoeléctricas a carbón “acortará los tiempos para una transición energética, sin embargo ello lo debemos hacer no perdiendo de vista la operación segura y flexible del sistema eléctrico”.

“La transición energética a nivel generación partió hace años, y su mayor desafío es que podamos mantener un sistema con resiliencia y seguro, con un desarrollo que principalmente estará dado por energía solar y eólica y con alguna otra tecnología para cubrir la demanda de noche. En este punto, es deseable mantener las señales de inversión a pequeñas centrales que se puedan instalar más cercanas a los consumos, en redes de distribución. Probablemente, las baterías tomarán un rol importante en ello también, pero se deberá combinar con otras tecnologías que den garantías de disponibilidad en todas las horas del día”, asegura.

Según Salgado, es en el segmento de la distribución donde se concentran los mayores desafíos que plantea la transición energética, particularmente en lo que se refiere a “pasar a un modelo de negocios completamente distinto a lo que tenemos hoy, que permita el desarrollo de pequeñas centrales vinculadas directamente a sus redes, entregando flexibilidad y resiliencia al sistema. Además, permitir y fomentar el desarrollo de un mercado competitivo en la comercialización”.

“Debemos tomar importantes lecciones de la crisis mundial que estamos viviendo, en cuanto a la relevancia de contar con sistemas robustos, flexibles y sólidos financieramente, que permita beneficiar de manera rápida, expedita y muy efectiva a quienes más lo necesiten, manteniendo la estabilidad de la cadena de pagos por parte de quienes puedan hacerlo, ya que esto es clave para la industria eléctrica que ha demostrado ser clave en estos momentos”, concluye el ejecutivo.

Para Alex Alegría, director de Cigre Chile, “Chile es un país tremendamente afortunado por tener recursos renovables abundantes y de gran calidad, por lo que la transición energética nos podría resultar menos costosa que en otras latitudes. Que esta transición sea además menos compleja requiere de una regulación moderna (algo en lo que ya se está trabajando) y del convencimiento y trabajo conjunto del Estado y la industria”.

El especialista indica que otro reto importante es el trabajo conjunto entre el sector público y privado. “Como ejemplo de esto último, destaco lo que se está llevando a cabo en materia de hidrógeno verde, que dicho sea de paso es un combustible eléctrico, en donde existe una visión de largo plazo común y enormes perspectivas de desarrollo de una nueva industria y de descarbonización de todos los sectores (transporte, industria química, minería, etc.)”.

Lorena Gaete, directora de la Asociación Chilena de Hidrógeno (H2 Chile) sostiene que el papel que jugará este recurso a futuro en el país “es importantísimo para nuestras metas de carbono neutralidad, puesto que se espera que a 2050 su contribución será de 21%”.

“El hidrógeno es un vector energético, un combustible y materia prima, que colaborará en la transición energética, ya que transforma electricidad renovable en un portador de energía, permitiendo descarbonizar en forma transversal todo el sector productivo nacional. Por otra parte, el hidrógeno verde no generará competencia para las renovables, al contrario, es un complemento que permitirá que el mercado se enriquezca con nueva tecnología, puestos de trabajo y el desarrollo de una nueva economía basada en una visión país”, precisa.

El protagonismo de la eficiencia energética

La eficiencia energética es el otro punto central para las operaciones de las ciudades inteligentes, como advierte Juan Francisco Richards, presidente de la Asociación Nacional de Empresas de Eficiencia Energética (Anesco Chile A.G.).

“La eficiencia energética es la piedra angular de la transición energética, no sólo es la que por sí sola aporta el mayor porcentaje de reducción en emisiones de Gases de Efecto Invernadero (GEI) de forma costo eficiente, sino que porque gracias a la gestión inteligente del consumo, se hace posible la implementación de todas las otras medidas de la transición: a menor consumo, menos energía necesitamos para reemplazar los combustibles fósiles y, entre menos se necesite energía, más resiliente se es y menor es la exposición a las variaciones del mercado”, sostiene la autoridad gremial.

Richards menciona que el modelo Esco (Energy Services Companies) es una de las soluciones para avanzar en materia de innovación, “puesto que permite llegar a usuarios no expertos en energía con una solución largo plazo técnica y financiera permitiéndoles centrar sus recursos en lo que les importa. Si bien estos no son los más intensivos en usar energía, por esta misma despreocupación es donde se encuentran las mayores brechas de eficiencia y requieren un mayor apoyo”.

Agrega que el rol de la eficiencia energética en la digitalización y descentralización es que “permite canalizar la información y los artefactos conectados a la red y ponerlos ambos en función de optimizar el uso de la energía, básicamente es darle la inteligencia al sistema”.

A su juicio, el mayor desafío “es la implementación a nivel usuarios de la responsabilidad y, por ende, de las gestión energética, ya que hasta el momento es el gran vector olvidado y postergado de la transición, y por lo tanto, con los mayores potenciales por des cubrir”, razón por la cual plantea la necesidad de “democratizar de verdad la energía, empoderando y responsabilizando a cada usuario de sus relación con la energía, lo que implica cambio a nivel tecnológico, comercial, financiero y, sobre todo, cultural”.

Raúl O’Ryan, director del Earth Center de la Facultad de Ingeniería y Ciencias de la Universidad Adolfo Ibáñez, comparte este diagnóstico, agregando que en la actual transición energética “es de especial importancia apoyar al sector inmobiliario y la calificación de viviendas, pero además promover la gestión de energía en grandes consumidores como las empresas mineras, cementeras y forestales. Por ejemplo, si bien el sector industrial la ha incorporado, tan solo un 25% de las empresas han invertido en ello”.

“Es necesario avanzar en las certezas que da la Ley, en especial respecto de las metas a lograr por sector y a nivel nacional. El sector público tiene además un rol relevante generando conciencia y facilitando el acceso a créditos y mejoras en la gestión de la energía”, concluye.