Tecnologías M2M y el futuro de la energía.

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1 Visiones de Telefónica. Innovaciones que muestran el valor de la tecnología. Paper Nº IV, año Tecnologías M2M y el futuro de la energía. Andrés Alonso Rivas Gerente de Energía y Recursos Hídricos de Codelco

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3 Para comenzar Esta mañana, usted abre la puerta de su oficina y la iluminación interior se enciende de inmediato. La temperatura es agradable pues desde su auto dio la señal de que llegaría pronto a su oficina, por lo que el aire acondicionado se encendió automáticamente. Dejó su auto conectado a la red eléctrica de su edificio donde seguramente recargará la batería que había cargado en su casa durante la noche, para luego utilizar esta energía cuando la demanda de la ciudad aumente alrededor del mediodía y en las últimas horas de la tarde. Se sienta en su escritorio, mira su computador el cual reconoce sus ojos y se enciende en la página de inicio predeterminada. Ingresa a la ventana que contiene información de su casa y comprueba satisfecho que cada miembro de su familia ha salido a sus quehaceres, por lo que el consumo energético de la misma se ha reducido, y que los paneles solares que instaló hace algún tiempo atrás están generando energía hacia la red domiciliaria vendiéndosela a la compañía de distribución eléctrica. En algún momento de la mañana, desde su teléfono móvil, programa que en un par de horas comience a funcionar la lavadora de ropa y el limpia vajilla, cuando la demanda de la ciudad baje un poco y dependiendo de la generación de energía que puedan entregar otras casas como la suya, y de que nadie se haya conectado al suministrador de electricidad para autos de terceros que tiene en su puerta de entrada y por el que a usted le pagan. La descripción hecha en los párrafos anteriores no tiene características de ciencia ficción. Todas las funciones descritas son posibles gracias al avance, desarrollado en los últimos años, de las denominadas tecnologías máquina a máquina (machine to machine) o Tecnologías M2M, las cuales sustentarán el desarrollo de las redes inteligentes a través del denominado internet de las cosas, cuya materialización tendrá profundas implicancias en el futuro de la energía en nuestra sociedad. La energía hoy Desde la revolución industrial, hace 200 años atrás, la humanidad ha dependido de los combustibles fósiles y de la hidroelectricidad para producir energía. El modelo energético eléctrico se ha basado en la construcción de centrales de cada vez mayor capacidad de generación y de redes de transmisión de creciente nivel de voltaje. Satisfaciendo así las crecientes necesidades de energía de nuestra sociedad, la cual finalmente es consumida por los sectores productivos y en nuestros hogares. Sin embargo, el modelo anterior presenta cada vez mayores cuestionamientos en relación a la seguridad de su abastecimiento, a los costos, a la confiabilidad, a la organización del mercado y a su sustentabilidad, incluyendo en esta última el componente ambiental y social. Debido a la globalización de nuestra sociedad, el crecimiento económico mundial, el incremento del producto per cápita y el aumento poblacional, tanto las tasas de retorno de los capitales como el precio de los combustibles tienden, cada vez en mayor medida, a ser un commodity en el panorama mundial, compitiendo cada país por atraerlos para satisfacer sus necesidades. Lo anterior genera una variable muy importante a considerar, desde el punto de vista de la estrategia energética, como es la seguridad de su abastecimiento. 01

4 Asimismo, por las razones anteriores, el costo de los combustibles se ha incrementado continuamente en los últimos años y se espera que esta tendencia se mantenga, es decir, que el costo de la energía experimente una tendencia a la alza en el futuro. Por otra parte, un sistema basado en la generación eléctrica concentrada y transmitiendo grandes bloques energéticos a los centros de consumo tiene en principio un grado de confiabilidad de suministro, o menores posibilidades de fallas, a diferencia de una generación eléctrica distribuida en menores unidades, siempre que éstas sean eficientes donde se encuentra localizado el consumo. Es un hecho reconocido en las distintas normativas antimonopolios que la generación y transmisión tradicional de electricidad presenta limitaciones a la entrada de nuevos actores ya sea por economías de escala o por ventajas absolutas de costos de las empresas existentes. Lo anterior ha provocado que los mercados de la generación eléctrica tiendan a su concentración, especialmente en mercados pequeños, y a la existencia de pocos operadores en la transmisión de alto voltaje. Estos hechos pueden presentar desventajas para la eficiencia económica y por lo tanto para el beneficio social por falta de competencia en el mercado eléctrico, con su correspondiente impacto en los precios de la electricidad. Desde el punto de vista medioambiental, la generación convencional de energía con combustibles fósiles ha provocado un aumento sostenido de los Gases de Efecto Invernadero, lo cual ha aumentado la temperatura superficial del planeta, fenómeno conocido como Calentamiento Global. Este efecto traerá trastornos importantes en el hábitat de distintas regiones del planeta en el largo plazo, con impactos tanto para la vida humana como para la naturaleza en general, siendo éste uno de los grandes desafíos que enfrenta nuestra sociedad. Dado sus características, este fenómeno sólo podrá resolverse si existe un acuerdo mundial al respecto. Lo que sí es bastante claro es que cualquier acuerdo en este sentido pasará por limitar la emisión de Gases de Efecto Invernadero de los distintos países, por lo que resulta necesario avanzar en tecnologías que no generen, o generen menos, de estos gases. Finalmente, las sociedades modernas presentan un descontento global que incluye la oposición a los proyectos tradicionales de infraestructura energética, tanto de centrales eléctricas como de líneas de transmisión, que afectan significativamente su hábitat y la naturaleza en general, haciendo que éstos sean cada vez más difíciles de desarrollar. Es de esperar también que esta actitud sea creciente a medida que los países aumenten su ingreso per cápita y su conciencia medioambiental. Tecnologías M2M En este escenario, el desarrollo tecnológico está impulsando un nuevo panorama futuro para el sistema eléctrico mediante el avance observado en las denominadas tecnologías máquina a máquina (machine to machine) o Tecnologías M2M, las cuales están sustentando el desarrollo de las redes inteligentes a través del denominado internet de las cosas. Veamos qué significa todo esto. Tecnologías M2M es un concepto que relaciona la comunicación entre máquinas, permitiendo la automatización de los procesos entre dispositivos móviles y máquinas (Mobile to Machine), y entre hombres y máquinas (Man to Machine). Estas máquinas pueden ser desde diminutos dispositivos electrónicos, como equipos personales para comunicación o entretención, equipos de medición (sensores y medidores inteligentes) o de control (actuadores), etiquetas electrónicas inteligentes, microprocesadores presentes en los artefactos de su hogar, automóvil u oficina, hasta computadores personales o complejos servidores en un centro de procesamiento de datos informático. La tecnología M2M hace posible la comunicación de sus dispositivos, cualquiera sea su ubicación, con centros de información, con otros dispositivos en distintos lugares y con personas a través de sus dispositivos de comunicación personal, de forma organizada y en forma instantánea. El concepto de tecnología M2M no es nuevo. Entonces, por qué razón podría desde ahora en adelante revolucionar nuestras vidas? Las razones son, por supuesto, tecnológicas. Por un lado, el avance en las tecnologías de comunicación de la información, ya sean alámbricas pero sobre todo inalámbricas, está permitiendo una conexión con cada vez mayor información, mayor calidad, mayor velocidad y más dispositivos, generando redes de mejor conectividad con sus respectivas aplicaciones. Por otro lado, 02

5 los dispositivos electrónicos son cada vez más pequeños, con mayores aplicaciones, más inteligentes y cada vez más económicos, lo cual permite automatizar tareas que antes eran inviables. Mediante la comunicación M2M se pueden prestar un gran número de servicios en las áreas de telemedida y telecontrol, como las comunicaciones entre vehículos, la lectura remota de medidores (de agua, luz, gas, etc.), la telemedicina y teleasistencia, los servicios de seguridad y de telemando de aplicaciones empresariales o domésticas, entre muchas otras, configurando el nacimiento de lo que ha dado en denominarse el Internet de las Cosas. La oportunidad de negocios posibles basado en la Internet de las Cosas es enorme. Si se considera que en el caso del mercado estadounidense, el crecimiento de líneas M2M es superior ya a la de los clientes. Sólo en el segundo trimestre de 2010 las operadoras americanas añadieron 2,6 millones de nuevos dispositivos conectados, mientras que sólo 1,2 millones de contratos (suscripciones de postpago) son de clientes. 1 Existen estimaciones que señalan que el mercado potencial actual en el mundo es de millones de máquinas, el cual se incrementará exponencialmente en los próximos años. 2 Particularmente útiles pueden resultar las aplicaciones en empresas relacionadas con logística y cadenas de abastecimiento, especialmente las vinculadas a las conexiones GPS y a los servicios basados en la localización, tales como las de arriendo y control de vehículos (posición, velocidad, distancia recorrida, etc.), las de seguridad y emergencias, de reducción de tiempos de espera, de coordinación de entregas y recepción, etc. Asimismo, las aplicaciones relacionadas con el Retail, tales como el seguimiento de productos, minimarkets y kioskos de venta automática, en sistemas de máquinas de venta, administración de tickets de eventos y juegos de azar, entre otros. Al margen de los servicios mencionados, la Internet de las Cosas puede llegar a plantear escenarios mucho más ricos, como pueden ser las Smartcities o Ciudades Inteligentes. En la práctica una Ciudad Inteligente es una ciudad comprometida con su entorno, donde las infraestructuras están dotadas de las soluciones tecnológicas más avanzadas para facilitar la interacción del ciudadano con los elementos urbanos, haciendo su vida más fácil. El entorno hace referencia tanto a los aspectos medioambientales, como a los elementos culturales e históricos. Un planteamiento como el descrito exige, a aquellas ciudades que aspiran a ser consideradas como inteligentes, renovar y mejorar constantemente las soluciones tecnológicas aplicadas con el fin de mejorar la eficiencia de sus procesos y la calidad de vida de los ciudadanos en su entorno. En Santander, España, existe un proyecto piloto pionero denominado Smart Santander. El proyecto durará tres años, y en ese tiempo se instalarán en la ciudad unos sensores que monitorizarán lugares y servicios tan dispares como los autobuses urbanos, el puerto, los parques municipales, el servicio de recolección de basura, las Cuevas de Altamira, etc. En realidad, lo que se va a implementar es el mayor laboratorio de experimentación de servicios M2M del mundo. Un laboratorio donde la comunidad científica y la industria van a poder hacer pruebas con el Internet de las Cosas. 1 Fundación Telefónica. La Sociedad de la Información. España, Álvaro Toro. Revista Electroindustria, Chile. Junio,

6 Existen innumerables iniciativas de Ciudades Inteligentes por todo el mundo, y múltiples aproximaciones al mismo concepto, tanto en eficiencia y gestión energética, transporte y movilidad urbana, e-gobierno y participación ciudadana, como en medioambiente, urbanismo, turismo, actividades culturales, sistemas de salud y atención personal, entre otros. Tecnologías M2M y el futuro de la energía Junto con el desarrollo de la conectividad por medio del internet, así como de los sensores y de los medidores inteligentes de energía, ha habido un avance muy significativo en las energías renovables no convencionales, especialmente en la energía solar, en los controles de operación de las redes eléctricas y en las baterías de almacenamiento, lo que permitirá en el futuro próximo gestionar la energía en nuestras ciudades por medio de las denominadas Smart Grids o Redes Inteligentes. Una Red Inteligente es un sistema que integra el transporte y la distribución de electricidad con la tecnología de información permitiendo una comunicación en tiempo real entre el consumidor, el distribuidor, el transportista y el generador mediante dispositivos que hacen más eficiente y sostenible el consumo energético, facilitando a la vez, a cada uno de estos agentes, la forma de operar en un libre mercado de intercambio de electricidad. 3 consumo. De la misma manera, los avances tecnológicos en las baterías harán posible el almacenamiento continuo y económico de la electricidad en dichos puntos, para poder así generar la red de distribución o para cargar los autos eléctricos en el futuro cercano, constituyéndose al final de cuentas cada uno de nuestros hogares, comercios o industrias como puntos de generación distribuida de la red eléctrica inteligente. Las aplicaciones para las empresas incluyen y aumentan las potencialidades de la generación distribuida y de la eficiencia energética. Para éstas será posible integrar y generar fuentes renovables con la cogeneración de sus propios procesos productivos, y utilizar así la energía producida en alimentar sus propias baterías o en vender bloques mayores de energía a la red eléctrica. Asimismo, la introducción de robots, y la mayor automatización posible, permitirá, además de incrementar los niveles de seguridad y los tiempos de producción, un uso más eficiente de la energía por medio de la optimización de la telemedida y el telecontrol de los procesos, por ejemplo, midiendo y controlando la cantidad de calor utilizada en las calderas de fabricación de los productos. En simple, dado el avance tecnológico en energías renovables, medidores inteligentes, sensores, baterías, internet y sistemas de control será posible ahorrar y generar electricidad en los puntos de consumo, vendiendo los excedentes a las empresas de distribución eléctrica y gestionando la energía eléctrica de nuestras ciudades de forma más eficiente. Desde el punto de vista del ahorro será posible, tanto en nuestros hogares como en los comercios e industrias, un consumo energético menor y más constante durante el día por medio de la utilización de sensores inteligentes y del telecontrol de artefactos eléctricos a través de internet. Por ejemplo, detectando cuando nuestro hogar está deshabitado y climatizándolo sólo cuando sea necesario, o haciendo funcionar artefactos cuando el consumo en la red eléctrica sea más bajo. Generando así un perfil de consumo más constante con el ahorro consecuente por una mejor utilización de la red. Por el lado de la generación eléctrica, el progresivo aumento en la eficiencia de los paneles fotovoltaicos, la reducción de sus costos y los avances en las celdas de combustibles y otras tecnologías permitirán generar electricidad en los puntos de 3 The United States Department of Energy (DOE). Grid A National Vision for Electricity's second 100 years (Washington, 2003). 04

7 Esta nueva concepción del suministro eléctrico supera en gran medida los desafíos planteados al inicio de este trabajo. En primer lugar, dada la generación y almacenamiento distribuido se reducirán los problemas de posible falta de seguridad y confiabilidad del sistema eléctrico. Por otra parte, al utilizar más eficientemente los recursos energéticos los costos tenderán a decrecer y éstos se desacoplarán de los shocks de los mercados internacionales. Y por último, dado que la nueva red eléctrica inteligente basará en parte su producción en energías renovables, y en la utilización eficiente de la energía, se reducirá la emisión de Gases de Efecto Invernadero, obteniendo finalmente una mayor aceptación por parte de nuestra sociedad. Las potencialidades de una Red Inteligente de energía en una Ciudad Inteligente son hoy inimaginables, pudiendo en el futuro surgir nuevas funciones propias de la interacción de sus partes como un sistema aún más complejo que puede brindarnos incluso más que una energía segura, confiable, económica y sustentable. Para terminar Esta tarde, usted termina su trabajo a la hora acostumbrada. Cierra la puerta de su oficina y las luces se apagan. Toma su auto y comprueba satisfecho que ha vendido a su edificio la energía que había cargado en su casa la noche anterior. Al encender su auto, éste se conecta a la red inalámbrica de sensores inteligentes que se encuentran ubicados en las luminarias de las calles y en los semáforos. Su auto le entrega la ruta que según esta serie de señales lo llevará en menor tiempo posible a su casa. Esta ruta se actualiza continuamente a medida que conduce por las calles. Estando a cuadras de su casa, usted se desvía de la ruta propuesta y toma esa calle con liquidámbares que tanto le gusta pues, después de todo, si bien es deseable llegar a casa en el menor tiempo posible, a usted hoy lo hace más feliz recorrer ese camino, sentimiento que ninguna red inteligente podrá procesar y entregarle jamás. 05

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