Gemelos digitales para simular procesos industriales flexibles y adaptados a la generación y almacenamiento energético

Hace unas semanas, durante una jornada que sirvió para presentar el Centro Ibérico de Investigación en Almacenamiento de Energía (CIIAE) que se construirá en Cáceres, decenas de expertos reflexionaron sobre la importancia que va a tener en un futuro desarrollar sistemas de conservación de energía.

Este centro, cuando abra sus puertas, va a dedicar sus esfuerzos a desarrollar tecnología y proyectos innovadores en este sentido para el ecosistema empresarial tanto de España como de Portugal.

Pero, mientras llega ese momento, en otros puntos del país se está empezando a plantear un escenario en el que habrá que encajar la creciente penetración de las energías renovables en el mix energético con el reto de la estabilidad eléctrica, una ecuación en la que precisamente el almacenamiento ocupa un lugar primordial.

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Uno de estos puntos del país donde se está trabajando en ese horizonte es Aragón. El Instituto Tecnológico de Aragón (ITAINNOVA) forma parte del proyecto Flex4Fact, formado por un consorcio de 23 entidades coordinadas por SINTEF.

El proyecto, que está financiado por Programa Horizon Europe, tendrá una duración de 42 meses y cuenta con un presupuesto de más de 20 millones de euros.

El objetivo de esta iniciativa es crear una solución que permita a la industria ofrecer servicios de flexibilidad basados en la producción y la integración con sistemas de generación para autoconsumo y almacenamiento de energía, "a través de una plataforma con un enfoque integral escalable e interoperable, compatible y segura", explican desde el centro aragonés.

ITAINNOVA contribuirá al proyecto en dos aspectos principalmente. Por una parte, se desarrollarán gemelos digitales de los procesos de fabricación, que relacionarán las condiciones de operación con la calidad del producto y los consumos energéticos.

Inteligencia artificial explicable

La experiencia de este centro en las técnicas de inteligencia artificial explicable (XAI), combina modelos multifísicos complejos y logra simulaciones en tiempo real a través de Modelos de Orden Reducido (ROM).

Esto permite obtener gemelos rápidos, robustos y precisos. Estas herramientas son el punto de partida para analizar el potencial de flexibilidad de un proceso productivo y dar soporte a la toma de decisiones respecto a la planificación de la producción y las condiciones de operación para una gestión flexible de la demanda energética.

Además, ITAINNOVA participará en el desarrollo de una Plataforma de Flexibilidad para el Clúster Industrial, que será abierta, fiable y segura, para gestionar las transacciones energéticas dentro de una agrupación industrial, así como con mercados externos.

En concreto, la experiencia de ITAINNOVA en la tecnología de blockchain, permitirá añadir estas funcionalidades e incluirá el uso de smart contracts, para la trazabilidad de las transacciones económicas.

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La plataforma Flex4Fact colmará las necesidades de empresas de todos los tamaños en cuanto a flexibilidad energética, incluidas las pequeñas y medianas empresas que se ven afectadas por el aumento de los precios de la energía y tienen menos músculo financiero para desplegar una combinación de soluciones tecnológicas, de fabricación y energía.

No conviene olvidar que el 93% de las empresas europeas tienen menos de 10 empleados y solo 1 de cada 5 pymes está muy digitalizada, según recuerda ITAINNOVA.

La plataforma Flex4fact también reducirá la brecha digital entre el norte y el sur de Europa, otro aspecto crucial para la competitividad europea. De hecho, se realizará por un consorcio europeo equilibrado en el que las tecnologías críticas.

Según matizan desde ITAINNOVA, "la creciente penetración de las energías renovables en el mix energético supone un reto para la estabilidad de la red eléctrica". En este sentido, afirman que "la gestión de las redes eléctricas del futuro no podrá basarse únicamente en actuaciones sobre las fuentes de generación eléctrica, sino que deberá combinar diferentes opciones de flexibilidad".

Adaptar la generación al nivel de demanda

Entre estas opciones están el suministro, "adaptando la generación a los niveles de demanda", opción que "se ve comprometida por la deseable reducción de fuentes de energía fósil y la limitada capacidad de adaptación de las fuentes renovables".

Pero sin duda, el almacenamiento de energía es "sin duda uno de los principales pilares para la estabilidad de red y cuyo desarrollo afronta, entre otros, el reto de la viabilidad económica", como quedó demostrado en la citada jornada de Cáceres.

Otra de las opciones de flexibilidad tiene que ver con el transporte. "Esta opción permite traspasar electricidad entre regiones para compensar desajustes locales, pero implica grandes inversiones y pérdidas en el transporte, especialmente en largas distancias".

La integración con otros sectores o la demanda son otras de las opciones de flexibilidad. En este último caso, "es el consumo el que se adapta a la oferta de energía. Los retos, en este caso, pasan por mantener la calidad del producto y la capacidad de producción sin incrementar los costes de operación y mantenimiento de los procesos".

ITAINNOVA mantiene que "con una oferta cada vez menos flexible, la demanda debe incrementar su capacidad de adaptación para asegurar una red estable".

La industria, como gran consumidora de energía, "tiene un importante potencial para alcanzar los objetivos de la transición energética si logra acondicionar sus procesos para compensar los desequilibrios entre oferta y demanda eléctrica".

La combinación de procesos de gestión flexible de la demanda eléctrica con plantas de autoconsumo y sistemas de almacenamiento ofrece nuevas oportunidades de sostenibilidad a la industria. Y ahí es donde entra el proyecto Flex4Fact.