Investigadores del Centro Nacional de Inteligencia Artificial (CENIA) están desarrollando una plataforma inteligente para gestionar la demanda de energía de los hogares chilenos. El proyecto, GILDA, a cargo de Gonzalo Bustos y Marcelo Matus, plantea un asistente inteligente que funcione de manera coordinada con los aparatos energéticos de las casas. La idea es que se vaya transitando hacia una matriz energética más limpia, para reducir la huella de carbono sin aumentar los costos, lo que requiere contar con un sistema eléctrico más flexible. La propuesta fue postulada a la Agencia Nacional de Investigación y Desarrollo de Chile (ANID) para recibir financiamiento y poder ponerla en práctica.
Según los expertos, la demanda eléctrica sigue aumentando a nivel global, debido a la adopción de nuevas tecnologías que implican la electrificación de sectores tales como el transporte y la calefacción. Es por esto que la gestión inteligente de ellas es “cada vez más esencial para reducir su impacto en la infraestructura energética”. Plantean que la gestión de dicha demanda ha sido objeto de estudio durante las últimas décadas y se ha relacionado a conceptos como “Home Energy Management” y «Smart Energy Systems», y se ha demostrado la necesidad de desarrollar estrategias inteligentes de gestión energética que aprovechen la flexibilidad que puede otorgar parte de la demanda de energía.
Matus y Bustos destacan en su proyecto, que en el mercado internacional existen soluciones para el área energética, pero la mayoría sólo ofrecen monitoreo y control remoto básico de los dispositivos, sin la posibilidad de gestionar el consumo eléctrico de acuerdo a las variaciones en la tarifa, el factor de emisiones, o a condiciones sistémicas de la red eléctrica. Además, estos sistemas no suelen ser compatibles entre sí debido a diferentes protocolos de comunicación y tecnologías. La plataforma diseñada en CENIA utilizará algoritmos de inteligencia artificial, tales como optimización y aprendizaje profundo, y permitirá, además de la gestión de sistemas individuales, la asociación de múltiples usuarios para mejorar la eficiencia de la operación de las redes eléctricas.
Optimización de la energía
El sistema propuesto tiene un motor central de cálculo y análisis, que utiliza distintos modelos basados en IA, que básicamente monitorea y gestiona o recomienda los mejores momentos del día para utilizar los artefactos energéticos, ya sea en un hogar, oficina, o en un comercio. La plataforma tendrá funcionalidades de monitoreo, aprendizaje y diagnóstico para saber qué tipo de requerimientos energéticos requieren los usuarios, en el día a día o en cada hora.
Los investigadores señalan que su innovación permitirá recibir señales externas para identificar variaciones de precios, emisiones, huella de carbono, radiación solar, etc. Con esas variables se podría determinar la mejor hora para utilizar los artefactos en casas o edificios, lo que permitiría tener cuentas de electricidad más económicas a fin de mes, aprovechando los momentos de tarifa más baja. “También se podría reducir las emisiones relacionadas a ese consumo energético, dado que el sistema aprovecharía los momentos en que la red eléctrica está recibiendo mayor producción de energías renovables”, destaca Bustos.
En este contexto, el proyecto permitirá reducir las emisiones y los costos asociados a la demanda eléctrica de clientes residenciales sin afectar sus requerimientos y preferencias energéticas. Y con la asociación de múltiples usuarios a través de GILDA, mejorará la eficiencia de la operación de las redes eléctricas, reduciendo la necesidad de inversión en reforzamiento y construcción de nueva infraestructura.
Encendido de aparatos
Matus declara que esta plataforma incluso sería capaz de programar a los distintos aparatos de un hogar. “En la mañana antes de ir al trabajo, cuando enciendas la lavadora, queremos que no comience a trabajar de inmediato, sino que converse con GILDA, que le dirá que comience a lavar, por ejemplo, a las 10am y que seque a la 1 pm, cuando hay peaks de energía solar”, indica. El experto cree que lo mismo podría ocurrir con los autos eléctricos, cuando se masifique.
“Lo más probable es que cuando llegues a la casa, lo estaciones y lo enchufes, pero ahí no necesariamente va a empezar la carga, sino que el auto va a conversar con GILDA, y va a empezar a cargarlo a las horas más adecuadas, sin sobrecargar la red y cuando la energía sea más limpia y económica”, expresa. Lo necesario, a su juicio, es que se electrifique el transporte, la calefacción y otros consumos energéticos, ya que la electricidad es más limpia, que tener una estufa con parafina o cocinar con gas. “Eso va a ir aumentando la necesidad de gestionar la red eléctrica de forma asociativa, porque permite utilizar la infraestructura de la mejor manera, sin tener que esperar necesariamente a que haya una ampliación de su capacidad, que puede tomar años”, indica.
Interfaz
La interfaz de GILDA para el usuario final aún no está definida. Matus señala que una opción es a través de una app que pueda ser utilizada en un smartphone o tablet. “Queremos que los dispositivos que trabajen con la plataforma se conecten mediante un HUB, es decir, un aparato que los una. Así, desde tu oficina vas a poder saber qué ocurre en tu casa o qué cosa se encendió, algo que ya se puede hacer, pero ahora se estará gestionando tu gasto energético y tus emisiones de manera asociativa”, expresa.
El especialista comenta que el problema es que la gente no tiene suficiente tiempo para estarse preocupando del gasto de sus aparatos, mientras no está en casa, o de enchufar el auto a las 4 am, que podría ser una hora de menos emisiones. Por eso GILDA se ocupará de eso, buscando las mejores horas para realizar las distintas tareas energéticas. “Por ejemplo, en un día frío, la estufa eléctrica podría “aprender” a encenderse una hora antes de que llegues a tu casa, cuando la energía es más limpia y económica”, comenta Matus.
En tanto, Bustos explica que la interfaz debe ser fácil de usar y sus funciones podrían variar dependiendo del usuario. “Un comercio pequeño con algunos refrigeradores, tendrá requerimientos distintos a los de una vivienda o condominio. Queremos partir de algo bastante simple, que permita al usuario ingresar sus preferencias de consumo. Por ejemplo, en temas de calefacción, sus preferencias de temperaturas para las distintas zonas de la casa, si prefiere reducir el precio de la cuenta de la luz a final del mes o la huella de carbono, y su disponibilidad para ofrecer flexibilidad al sistema”, dice.
Flexibilidad
El sistema propuesto busca que se consuma más energía renovable a través de un sistema que sea cada vez más flexible. Matus señala que, al contar, por ejemplo, con 500 casas conectadas con GILDA, el sistema eléctrico permitiría que haya una mejor gestión de la energía renovable. “Un gestor inteligente de este tipo se puede adaptar a la disponibilidad de energías limpias, entonces podemos permitir que haya más energía renovable en el sistema, reduciendo nuestra dependencia de centrales térmicas”, declara.
Y con GILDA también se evita la pérdida de energía, según aclaran. Bustos comenta que en el norte de Chile se desperdicia mucha energía solar, ya que hay períodos del día o del año en que no es posible traerla toda hacia el centro o sur del país. “Con GILDA, parte de esa energía se podría aprovechar localmente en vez de perderla”, indica.
Los investigadores destacan que en Nueva Zelanda y otros países del mundo, se está impulsando fuertemente la electrificación de la calefacción y el agua caliente sanitaria. “Acá se usa mucho gas natural para ducharnos con agua caliente, pero si tuviésemos estanques donde acumularla, se podría aprovechar los momentos del día donde hay mayor radiación solar y la electricidad es más limpia, o en la mitad de la noche cuando es más barata”, explica.
Ahorros
Con la tecnología, las empresas eléctricas se benefician, al igual que los usuarios finales, al tener muchas casas conectadas, ya que se utiliza de manera más eficiente su infraestructura, la red eléctrica, los alimentadores, transformadores, etcétera. Esto evita que las compañías deban invertir necesariamente en nueva infraestructura para alimentar los mayores consumos eléctricos. Bustos señala que la experiencia internacional ha demostrado que, si uno aprovecha la flexibilidad de los consumidores de una manera más inteligente, se pueden reducir los costos de inversión, y eso debería repercutir en una energía más barata para el usuario.
Etapas del proyecto
El proyecto se encuentra en el nivel de madurez de tecnología, TRL 4, lo que significa que se ha llevado a cabo una investigación inicial y se ha desarrollado la tecnología con sus funcionalidades más importantes, pero aún no se ha validado en un entorno relevante. Los realizadores quieren alcanzar pronto el nivel, TRL 6, para lo cual se deben realizar pruebas y validaciones en entornos reales para demostrar su viabilidad técnica y comercial.
Por Cristián Yáñez W. Agencia Inés Llambías Comunicaciones
