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El consumo de electricidad pronto se podrá controlar a través de una aplicación para teléfonos inteligentes. ¿Realidad o utopía?

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¿Cuándo aparecerán en nuestros smartphones aplicaciones que nos permitan optimizar el consumo de electricidad en el apartamento y, por tanto, ahorrar dinero a la hora de pagarlo? ¿En qué medida afectará la pandemia al complejo mundial de combustible y energía? ¿Es alto el grado de deterioro de la infraestructura energética en nuestro país y qué método de modernización es el más efectivo? Las respuestas a estas y otras preguntas fueron dadas por un grupo de científicos rusos y franceses, cuya investigación fue publicada en la revista científica Energy Reports.

El deterioro de las redes se acerca a un nivel crítico

En los años ochenta, noventa y cero, los rusos percibían los accidentes en los sistemas de calefacción como algo familiar. Al menos una o dos veces al año, principalmente en las heladas severas, tradicionalmente enfrentábamos el hecho de que las baterías de nuestras casas se enfriaban y el agua caliente desaparecía en las tuberías. Esperar la llegada de la brigada de emergencia a la luz de las velas también se consideró bastante común. Además, si en la época soviética las luces del edificio se apagaban por la noche, se podía ir a la cama con seguridad; de todos modos, en el mejor de los casos, lo arreglarían por la mañana.

Ahora, la gravedad del problema ha disminuido un poco. Las tuberías, los cables y los transformadores deteriorados fallan con mucha menos frecuencia, y la restauración de su funcionamiento normal, si es necesario, lleva mucho menos tiempo que antes. Sin embargo, esto sucede, más bien, no gracias a, sino a pesar de. Y si alguien piensa que tenemos a nuestra disposición equipos exclusivamente modernos, producidos en el siglo XXI y listos para servir ininterrumpidamente durante varias décadas más, entonces, por supuesto, se equivoca.

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Según expertos de la empresa australiana de análisis Global Infrastructure Hub, el deterioro medio de la infraestructura energética en los países en desarrollo “está aumentando muy rápidamente y es muy difícil detenerlo” debido al crecimiento de la población y al aumento del nivel de vida medio. Ahora ronda el 30%, pero en Rusia la situación es algo peor que a escala mundial.

Entonces, el deterioro de los sistemas de suministro de energía en nuestro país es de aproximadamente 60%, líneas de cable y de alto voltaje, de 60 a 65%. Más de la mitad de las líneas de transmisión de energía con una capacidad de 0,38 a 110 kWh fueron diseñadas y construidas hace unos 40 años. Las tres cuartas partes de las salas de calderas térmicas también han estado en funcionamiento durante más de 40 años, con la vida útil prevista originalmente de solo 30 años. La red de suministro de agua está desgastada en un 60%. El 35% de los equipos de las centrales hidroeléctricas y el 20% de los equipos de las centrales térmicas está 100% agotado y necesita no solo un reemplazo urgente, sino inmediato.

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“Uno de los principales indicadores de la eficiencia de las redes de distribución es la pérdida de energía eléctrica. El análisis mostró que en redes con una capacidad de 0,38 a 110 kV, varía de 10 a 15%. Y las pérdidas reales en Rusia ascienden a 130 000 millones de kWh, es decir, el 13,6% del suministro a la red. Al mismo tiempo, de acuerdo con la Estrategia Energética hasta 2035, deberían estar en el nivel de no más del 8%. Esto significa que debemos tomar medidas técnicas y organizativas urgentes para cambiar la situación”, dice uno de los autores del artículo científico, director del Centro de Tecnologías Digitales de la Universidad de Minería de San Petersburgo, Yuri Zhukovsky.

El trabajo sobre la publicación se llevó a cabo en colaboración con colegas europeos de la Universidad de Montpellier y el Centro Nacional de Ciencias de Francia. Su principal científico, Bernard Gil, dice que el problema del deterioro de la infraestructura energética también es típico de los estados postindustriales. Es un serio impedimento para el desarrollo del complejo de combustible y energía y requiere una acción inmediata a escala mundial.

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“A pesar del nivel relativamente bajo de desgaste de las instalaciones energéticas en Francia, este problema sigue sin resolverse, ya que la cantidad de inversión necesaria para la reconstrucción de las redes eléctricas solo aumenta cada año. Esto significa que la aplicación de nuevas ideas tecnológicas es una necesidad vital para todos los países, incluido el nuestro. Combinando nuestros esfuerzos, llevamos a cabo un gran estudio internacional, que hizo posible, utilizando el ejemplo del estado de la infraestructura rusa, identificar soluciones clave para mejorar la calidad de los activos fijos. La metodología desarrollada que se describe en este artículo se puede aplicar para realizar este tipo de encuestas no solo en Francia y Rusia, sino también en otras potencias”, dijo Bernard Gil.

Научная статья The influence of technological changes in energy efficiency on the infrastructure deterioration in the energy sector
(https://doi.org/10.1016/j.egyr.2021.05.001 )

Soluciones

La tarea de los científicos fue evaluar la infraestructura y las soluciones tecnológicas que puedan garantizar la eficiencia de los fondos de gasto para la modernización de las instalaciones energéticas. En particular, determinar el grado de influencia en el desarrollo del complejo de combustible y energía de los desafíos globales, como una pandemia, la necesidad de minimizar el impacto antropogénico en el medio ambiente, las crisis económicas, el crecimiento de la población y varios otros.

Los resultados muestran inequívocamente que si se implementa un escenario negativo, la falta de inversiones suficientes en la industria no solo conducirá a un fuerte aumento en el número de accidentes, sino también a un deterioro de la situación ambiental en el país. Pero también con un desarrollo positivo, es decir, en el caso de la finalización de Lockdown y el retorno al crecimiento socioeconómico sostenible, el nivel actual de inyecciones financieras y, lo más importante, su vector no cambiará la coyuntura incluso después de una década. Después de todo, en su mayor parte, los fondos que invertimos solo en la actualización de la base de materiales existente, y no en tecnologías progresivas.

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“El aumento de la densidad del consumo energético asociado a la migración de la población y la digitalización, así como el desarrollo científico y tecnológico, contribuyen y aceleran los problemas existentes de deterioro de la infraestructura. Para 2030, el impacto de desafíos como el “crecimiento de la población”, la “urbanización” y el “crecimiento del consumo de energía” solo se intensificará, lo que afectará el envejecimiento de los activos fijos. Tal perspectiva requiere no solo un aumento en la financiación del complejo ruso de combustibles y energía para mejorar el nivel de nuestra seguridad energética y ambiental, sino también un mayor grado de penetración en la industria de bloques como las energías renovables, la información y las tecnologías digitales” dijo el profesor asociado del Departamento de Economía, Organización y Gestión de la Universidad de Minería de San Petersburgo Mikhail Shabalov.

¿De qué estamos hablando exactamente? ¿Qué soluciones podrían hacer que el sector energético nacional sea más competitivo? Entre las medidas propuestas por los científicos, por ejemplo, la transición a subestaciones digitales inteligentes, que se utilizan para suministrar energía a grandes consumidores industriales y municipales. Las tecnologías modernas permiten garantizar un costo relativamente bajo de su construcción y minimizar sus dimensiones. Y los dispositivos de medición incorporados brindan un mayor nivel de protección para la automatización, monitorean los datos y también transmiten esta información al servidor para su posterior interpretación.

Una transición paralela a una red activa-adaptativa, la introducción de sistemas de medición inteligente y plataformas digitales especializadas conducirán al hecho de que las empresas y los hogares tendrán la oportunidad de una gestión más flexible de su consumo de energía. Y esto les permitirá reducir su volumen y el monto de los pagos por electricidad. El sistema funcionará de la siguiente manera: los datos de la subestación se envían a los servidores, luego la plataforma digital, mediante algoritmos especiales, realiza los cálculos oportunos y ofrece a la gerencia de la empresa varias opciones para optimizar el funcionamiento de los equipos.

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Es decir, el gerente superior ve en la aplicación no solo información sobre el consumo de energía y los precios de la misma a lo largo del día, sino también recomendaciones, gracias a las cuales es posible aumentar la rentabilidad de la producción. Pueden asociarse, por ejemplo, a la sustitución de máquinas por otras más eficientes energéticamente o a que alcancen su máxima capacidad en un momento concreto del día, cuando la carga en la red y el coste del kilovatio hora suelen ser menores. Además, esta información no es infundada, sino que va acompañada de cantidades aproximadas que se supone se deben ahorrar.

“A menudo, al elegir un proyecto para su financiación, los inversores se guían ya sea por una cierta exageración que se ha creado en torno a una industria en particular (por ejemplo, coches eléctricos o criptomonedas) o por una alta garantía de rentabilidad y la ausencia de riesgos importantes. En lo que respecta a la infraestructura energética, y más aún a la producción real, muchas personas involuntariamente tienen dudas, ya que en este caso es muy difícil predecir la productividad económica. Incluso el propietario a menudo percibe la necesidad de tales inversiones como un gravamen y en absoluto como una oportunidad para aumentar las ganancias. Entonces, nuestra investigación muestra claramente que cada rublo invertido en digitalización e informatización de instalaciones energéticas dará un efecto mucho más tangible que la misma cantidad gastada solo en actualización de activos fijos, sin tener en cuenta el progreso científico y tecnológico”, explica Yuri Zhukovsky.

¿Cuáles son los beneficios para los consumidores comunes?

Las formas de reducir las facturas de electricidad de los hogares se conocen desde hace mucho tiempo. Entre ellos se encuentra el rechazo a las bombillas incandescentes o el lavado de ropa después de las 11 de la noche, cuando están vigentes las tarifas nocturnas. Por cierto, es mejor hacer esto a una temperatura de 30 grados, ya que los valores más altos aumentan significativamente el consumo de energía. Además, también es necesario apagar las luces en las habitaciones donde no hay nadie, y lavar las ventanas para que las habitaciones sean más luminosas.

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No hay duda de que esta táctica funciona, pero es muy difícil convencerse de ello basándose en el conocimiento abstracto. Otra cosa es si la aplicación de su teléfono inteligente muestra información objetiva sobre cuánta electricidad ahorró ayer al tomar ciertas medidas. Tal claridad y especificidad de los cálculos, por supuesto, aumentará significativamente la cantidad de personas que desean ahorrar en el consumo de energía.

“Esperamos que la modernización de la infraestructura energética basada en la introducción de redes inteligentes y plataformas digitales conduzca a la aparición de nuevos servicios y aplicaciones que nos permitan gestionar el consumo eléctrico. En última instancia, esto cambiará nuestra vida diaria contigo. Obtendremos un sistema energético más flexible, eliminaremos las crecientes amenazas a la calidad del suministro de energía, atraeremos inversiones externas adicionales a la industria” está seguro Mikhail Shabalov.

Según los autores del artículo, la introducción de tales tecnologías en la vida, si se realiza un escenario positivo, no puede llevar más de diez años. Entonces, en nuestros teléfonos inteligentes en un futuro previsible, puede aparecer otra aplicación extremadamente útil. Sin embargo, para convertir esta idea en realidad, debe comenzar a trabajar en ella hoy mismo. De lo contrario, se realiza otro escenario, descrito por Nekrasov en el poema “Vía férrea”.

“Es una lástima vivir en este maravilloso momento

No tendré que hacerlo, ni tú ni yo”