Estar en pobresa energètica significa que una llar no pot permetre's l'energia necessària per cuinar, escalfar o il·luminar la casa.
Ramon Gallart
Benvinguts en aquest blog dedicat a la tecnologia basat en artícles propis, adaptacions i resums de publicacions procedents de centres de recerca i universitats, amb la finalitat de compartir el progrés tecnològic per a tots els lectors.
Actualment, el país continua important un 70% de la seva energia, amb una forta dependència del petroli i el gas natural. Tot i que aquesta xifra ha disminuït el 2023, la meta en el PNIEC per reduir la dependència al 50% per a 2030 sembla un repte llunyà.
Malgrat els avenços en energies renovables, com l'eòlica i la solar, el progrés continua sent insuficient. Sectors emergents, com els biocombustibles i l'hidrogen verd, avancen a un ritme lent, desaprofitant el gran potencial d'Espanya. Aquest retard és especialment preocupant si es compara amb la resta de la Unió Europea, on l'adopció de tecnologies netes, avança més rapidament però, ho ha de fer encara més.
Per si no hi hagés prou la situació es complica tenint en compte que l'energia nuclear, que actualment representa el 20% de la generació elèctrica a Espanya, desapareixerà el 2035. Tot i que és una font energètica sense emissions de carboni, la resistència política i social cap a aquesta tecnologia deixa poques opcions a mitjà termini.
Tot això em porta a veure una desconnexió entre les ambicions polítiques i la realitat industrial del país. No només estan en joc els objectius de sostenibilitat, sinó també la competitivitat econòmica de sectors clau, com per exemple la indústria automobilística, que ja mostra símptomes d'afebliment, amb nivells de producció per sota dels registres previs a la pandèmia. Un altre aspecte es que el teixit industrial tecnologic especialitzat en el sector energètic, també mostra una retrocés en el lideratge a nivell EU.
En definitiva, Espanya ha d'accelerar i reforçar la seva estratègia energètica. Sense una acció decidida i eficaç per impulsar les energies renovables i modernitzar la indústria, el país corre el risc de quedar enrere en un escenari global que es mou ràpidament cap a un futur més sostenible.
Ramon Gallart
En aquest context, és essencial identificar sistemes de manteniment predictiu capaços de preveure la fallada de components crítics, com els interruptors de potència. Actualment, els operadors de les xarxes de distribució tendeixen a substituir els actius quan ja han fallat o a partir d'una estimació de la seva vida útil, cosa que sovint provoca reemplaçaments innecessaris i un augment dels costos
Els sistemes de manteniment predictiu, basats en la captura de dades operatives i en l'anàlisi de la informació provinent de sensors, ofereixen una solució a aquest problema. Aquests sensors poden mesurar el flux d'electricitat, detectar sobreescalfament amb sensors tèrmics, monitoritzar la qualitat de l'aire i identificar intrusions amb càmeres. Aquesta combinació d'informació permet avaluar l'estat real dels actius i predir amb precisió el temps de vida útil restant, optimitzant la seguretat i reduint els costos.
Tanmateix, la incorporació de la intel·ligència artificial (IA) en les tasques de manteniment ofereix una oportunitat clau. A mesura que les xarxes es diversifiquen i interactuen amb les energies renovables, la IA i els sistemes de manteniment predictiu es convertiran en eines fonamentals, reduint costos operatius i temps d'inactivitat, alhora que incrementen l'eficiència i fiabilitat de les xarxes.
Ramon Gallart
Històrica dependència energètica: La dependència d'Europa de l'energia russa, especialment del gas natural, s'ha convertit en una vulnerabilitat important, agreujada per l'escenari geopolític arran de la invasió russa a Ucraïna.
La reducció de l'energia nuclear, que una vegada representava el 30% de l'electricitat d'Europa, i ara s'ha reduït al 15%, ha disminuït la independència energètica d'Europa.
La manca d'una estratègia coherent va portar Europa a cedir el lideratge en tecnologia solar a la Xina.
Reptes actuals del mercat energètic: Els preus de l'energia a Europa són volàtils, amb el gas natural afectant desproporcionadament el preu de tota la barreja energètica, tot i l'augment de les energies renovables.
Les polítiques fiscals d'Europa han convertit l'energia en una font important d'ingressos per als pressupostos nacionals, contribuint encara més a la inestabilitat dels preus.
Camí cap a la competitivitat futura: La integració de les energies renovables és fonamental. L'informe suggereix que Europa ha de reduir la seva dependència del gas natural i desvincular els preus de l'energia de la volatilitat del mercat del gas.
Les tecnologies avançades com l'hidrogen, la captura de carboni i l'energia nuclear (especialment els reactors modulars petits) són essencials per reduir l'impacte ambiental i enfortir la resiliència industrial d'Europa.
Innovació i política industrial: Europa ha d'invertir en innovació en tot el sector energètic, promovent tecnologies que redueixin la dependència dels minerals crítics i fomentant principis d'economia circular.
És urgent una estratègia europea unificada per millorar la coordinació entre els estats membres i alinear les polítiques energètiques, industrials i comercials.
Donar suport tant al costat de la demanda com a l'oferta de tecnologies renovables, alhora que es fomenten associacions amb aliats globals com els EUA, el Japó i el Canadà, és crucial per a l'autonomia estratègica d'Europa.
Consideracions geopolítiques: L'informe destaca la importància estratègica de reduir la dependència de països com la Xina en matèria de minerals crítics i fabricació de tecnologia. Diversificar i establir associacions més sòlides amb països africans i altres actors globals és necessari per assegurar els materials necessaris.
El paper de l'energia nuclear i l'hidrogen: L'energia nuclear, tant en les tecnologies tradicionals com en les innovadores com els reactors modulars petits (SMR), ha de jugar un paper central en la transició energètica d'Europa.
L'hidrogen i les tecnologies de captura de carboni són clau per descarbonitzar les indústries intensives en energia d'Europa, especialment per reduir les emissions dels sectors de la manufactura i el transport.
Oportunitats dels mercats energètics globals: L'informe assenyala desenvolupaments positius en el mercat mundial del gas natural, on s'espera que l'oferta creixi gràcies a l'augment de la producció de països com els EUA i Qatar. Aquest canvi presenta una oportunitat per a Europa per estabilitzar el seu subministrament energètic i els preus.
L'informe insta Europa a adoptar una estratègia energètica coordinada i orientada al futur que aprofiti les tecnologies renovables, enforteixi les polítiques industrials i mitigui la dependència energètica de fonts externes. Mitjançant la promoció de la innovació, l'enfortiment de les aliances i la descarbonització del sistema energètic, Europa pot assegurar el seu futur econòmic i energètic en un paisatge global en ràpida evolució.
Ramon Gallart
https://www.youtube.com/watch?v=5eEBV31bcqk
Gràcies a l'ús de tecnologia avançada, les ciutats poden automatitzar molts dels seus serveis. Per garantir el bon funcionament d'una ciutat intel·ligent, es recullen dades de diverses fonts, com ara els telèfons mòbils i els sensors connectats a xarxes d'alta velocitat. Aquestes dades es processen amb l'ajuda d'ordinadors que utilitzen intel·ligència artificial i tècniques de deep learning per analitzar-les i predir tendències que afecten la ciutat.
Alguns dels usos més comuns d'aquesta tecnologia en ciutats intel·ligents inclouen la gestió del trànsit i dels residus. Per exemple, el reconeixement de matrícules pot identificar vehicles que infringeixen les normes de trànsit, mentre que els algorismes de deep learning poden ajudar a regular el flux de trànsit anticipant congestions. A més, es poden reduir les emissions de CO2 informant els conductors sobre possibles retards i oferint rutes alternatives. Pel que fa a la gestió de residus, mitjançant programes d'IA, es poden classificar de manera eficient els materials reciclables i controlar els nivells de capacitat dels contenidors per optimitzar la seva recollida.
Per millorar les ciutats i fer-les més intel·ligents, és essencial oferir formació que ensenyi els fonaments necessaris per transformar un municipi en àmbits com l'assistència sanitària, el transport, l'energia i la seguretat. Aquesta formació ha d'incloure tant els aspectes tècnics com els socials, per assegurar que els canvis siguin sostenibles i beneficiosos per a la comunitat.
Call entendre la història i l'impacte social darrere de les ciutats intel·ligents, ja que això permet establir unes bases sòlides per al desenvolupament eficient d'aquestes. Analitzar exemples de ciutats intel·ligents arreu del món ens pot oferir una visió clara de com han evolucionat i com les innovacions tecnològiques han transformat la vida quotidiana de les persones, tant en aspectes positius com en reptes que cal afrontar.
En l'àmbit de la sanitat, els professionals mèdics han d'estar ben formats en les noves tecnologies que permeten gestionar digitalment les dades de salut. Això inclou comprendre com funcionen sistemes avançats com la impressió 3D per a la creació de pròtesis i models anatòmics, la cirurgia robòtica que millora la precisió quirúrgica, i la telemedicina, que facilita l'accés a l'atenció mèdica des de qualsevol lloc. A més, és fonamental garantir que aquestes innovacions es despleguin d'una manera que protegeixi la seguretat i la privacitat de les dades mèdiques, amb un focus especial en els protocols de ciberseguretat.
Pel que fa al transport, les ciutats intel·ligents depenen de sistemes de transport intel·ligents que han de tenir en compte la seguretat viària, l'aparcament, la gestió del trànsit i la reducció d'emissions. Aquestes tecnologies ajuden a optimitzar el trànsit urbà, evitant congestions i reduint la contaminació, alhora que milloren la qualitat de vida dels ciutadans amb un transport més eficient i sostenible.
En relació amb l'energia, les ciutats intel·ligents han de respondre a les necessitats creixents de distribució sostenible. La implementació de tecnologies de xarxes intel·ligents (smart grids) permet una gestió eficient de l'energia, integrant fonts renovables com l'energia solar i l'eòlica. Això no només millora l'eficiència energètica a les llars i empreses, sinó que també redueix la petjada de carboni de les ciutats.
No obstant això, amb la integració creixent de tecnologies en una plataforma comuna, les ciutats intel·ligents es tornen més vulnerables a ciberatacs i violacions de dades. Per tant, és imprescindible formar els professionals i els responsables municipals en ciberseguretat. Han de conèixer els diferents tipus de ciberatacs, com poden afectar la seguretat i la privacitat de les persones, i com mitigar els riscos associats. La seguretat cibernètica no només protegeix la infraestructura tecnològica, sinó també els drets i la confiança dels ciutadans.
En definitiva, la transformació cap a ciutats intel·ligents requereix una combinació de formació tècnica, comprensió social i desenvolupament tecnològic, sempre amb una mirada cap a la seguretat i la sostenibilitat.
Ramon Gallart
L'augment de la penetració de les energies renovables, especialment dels sistemes fotovoltaics solars (PV), als sistemes elèctrics planteja reptes i oportunitats. Les microxarxes (MG) s'han convertit en una infraestructura per integrar aquestes fonts d'energia a la xarxa, oferint una gestió energètica fiable i eficient tant en modes connectats a la xarxa com aïllats. Tot seguit, es revisen tècniques de control avançades per gestionar les operacions de les MG, les transicions entre els modes d'operació, les estratègies de sincronització i la previsió d'irradiació solar per garantir una generació i subministrament d'energia estables i robustos.
Les microxarxes solen utilitzar un esquema de control jeràrquic que consisteix en tres nivells: control primari, secundari i terciari. Aquesta estructura està dissenyada per complir diversos requisits operatius, assegurant un rendiment òptim tant en escenaris connectats a la xarxa com en mode aïllat.
Un exemple d'aquest sistema de control jeràrquic és el Grup de Coordinació de Control Multi-Agent (MCCG), dissenyat per a una microxarxa intel·ligent basada en inversors de maerna que assegura l'equilibri de tensió i freqüència, gestionant eficaçment les transicions entre diferents modes operatius.
Una de les funcions més crítiques d'una microxarxa és garantir una transició sense interrupcions entre els modes connectat a la xarxa i aïllat. Aquesta capacitat és fonamental per minimitzar els transitoris, protegir les càrregues locals i mantenir l'estabilitat del sistema durant les transicions operatives. Diverses estratègies s'han proposat per aconseguir una transició suau.
L'èxit de la transició depèn de l'elecció del bucle de control adequat. En mode connectat a la xarxa, el control per retroalimentació gestiona els inversors, mentre que en mode aïllat, domina el control de tensió. Per als convertidors paral·lels, s'utilitza el control basat en pendents per assegurar una generació estable d'energia per a les càrregues locals en operació aïllada. És necessari sincronitzar correctament abans de reconnectar la microxarxa a la xarxa per evitar grans transitoris de tensió i corrent, i això es fa normalment amb estratègies de control de pendent basades en tensió (VBD).
La sincronització d'una microxarxa amb la xarxa principal és un altre aspecte important per garantir una operació estable. S'han investigat diversos mètodes de bucle de bloqueig de fase (PLL), com el PLL senzill, PLL millorat i PLL de quadratura, per detectar i corregir desajustos de fase. Tècniques avançades com el filtratge adaptatiu milloren la sincronització detectant ràpidament les desviacions de freqüència, especialment sota càrregues desequilibrades o senyals distorsionats.
Per a una millor sincronització, sovint s'utilitza un bucle de contro. Aquest bucle sincronitza els inversors amb fonts de tensió (VSI) dins la microxarxa, ajustant la seva tensió i freqüència per igualar els paràmetres de la xarxa. Això permet transicions entre els modes aïllat i connectat a la xarxa.
L'energia solar és una de les fonts renovables més prominents, però la seva intermitència i variabilitat poden plantejar reptes per a l'estabilitat de la xarxa. Per minvar aquests problemes, és essencial tenir una previsió precisa de la irradiació solar per predir la quantitat d'energia generada pels sistemes fotovoltaics.
Existeixen diversos mètodes de previsió al llarg dels anys, que van des de models estadístics senzills fins a tècniques avançades d'aprenentatge automàtic i profund. Aquests mètodes utilitzen dades històriques, mesures meteorològiques i imatges de satèl·lits per millorar l'exactitud de les previsions.
Aquests mètodes permeten als operadors de microxarxes i serveis elèctrics predir millor les fluctuacions en la producció solar i ajustar les estratègies de gestió d'energia en conseqüència, cosa que condueix a sistemes d'energia més fiables i eficients.
La integració de nivells alts de generació solar fotovoltaica a les xarxes elèctriques modernes continua evolucionant. S'han identificat diverses direccions de recerca futura per abordar els desafiaments i millorar el rendiment global de les microxarxes:
Les estratègies de control i els avenços tecnològics necessaris per a una gestió eficient de les operacions de les microxarxes i la previsió de l'energia solar. La integració reeixida de la generació fotovoltaica a gran escala a les xarxes elèctriques depèn d'una combinació d'estratègies de control jeràrquic, transicions suaus entre modes d'operació, mecanismes de sincronització robustos i previsions precises de la producció solar. El desenvolupament de tècniques de control avançades i models de previsió intel·ligents serà crucial per garantir l'estabilitat, la fiabilitat i la resiliència dels futurs sistemes d'energia.
Ramon Gallart.