La tecnología de gemelos digitales puede ayudar a mejorar las plantas de generación de energía renovable en las que se presenta un proceso de generación junto a una distribución eléctrica. Al proporcionar un “gemelo digital” de la planta, la tecnología ofrece insights (perspectivas) para mejorar el rendimiento de las operaciones. Las empresas del sector pueden ser más ágiles en la gestión de la producción (y el suministro), lo que se traduce en mejoras tanto en la distribución como en la gestión de la energía.
Ayuda, en definitiva, a tomar mejores decisiones operativas, energéticas y de negocios, basadas en análisis de datos en tiempo real; gracias a las herramientas de simulación que actúan sobre el gemelo digital.
Qué son los gemelos digitales
Un gemelo digital es una representación virtual de un objeto o proceso físico. Mediante esta representación virtual, un gemelo digital permite validar el diseño antes de crear un producto, reducir el riesgo de fallos del equipo, mejorar las operaciones y la eficiencia de la fábrica.
En realidad, hace varios años que oímos hablar de gemelo digital, pero es ahora cuando convergen diversos factores para que sean un auténtico habilitador a la hora de incrementar los negocios y acelerar la transformación digital: el auge de tecnologías de la información, junto con la sensorización IoT así como la extensión de la conectividad y la computación cloud, que ha mejorado sus costes y ciberseguridad, permiten definir modelos en los que tratar una gran cantidad de datos. Esto ha permitido la adopción “in crescendo” de la inteligencia artificial y machine learning.
Ventajas de los gemelos digitales en las plantas de energía renovable
Aplicados al sector de plantas de energías renovables, los gemelos digitales pueden aportar numerosas ventajas en todo el proceso del proyecto. El primer punto de definición del gemelo digital de estas plantas es la definición del modelo eléctrico que permitirá realizar un análisis y optimización del diseño de red con la definición del cableado de la distribución eléctrica, así como el estudio de selectividad necesario para asegurar una correcta respuesta ante un fallo eléctrico. Adicionalmente, durante el proceso de diseño este tipo de software aportará indicaciones para la optimización del diseño ya que va a permitir hacer simulaciones de comportamiento de la planta.
Además, uno de los puntos clave es la seguridad de la instalación para las personas. La detección de un arco eléctrico es fundamental, pero también lo es conocer cuál es el nivel de energía desprendida para poder definir los equipos de protección individual (EPI) de seguridad necesarios. Definir el modelo digital eléctrico permite luego aplicarlo en estudios de Arc Flash (arco eléctrico). Incluso si, en una fase futura, se producen modificaciones de algún activo será sencillo volver a realizar el estudio de Arc Flash.
En el caso de la distribución eléctrica de las plantas de generación renovable, una vez ejecutado el proyecto, el hecho de haber trabajado modelando matemáticamente el entorno permitirá dar un salto más y poder ejecutar simulaciones de operaciones sobre la instalación real de tal forma que el operador pueda hacer simulaciones previas y cambios de escenarios. Puede estudiar cómo funciona la respuesta del sistema a diferentes estímulos que puedan producirse. Por ejemplo, la simulación de un fallo o de una caída de producción en una planta fotovoltaica o eólica. Y es capaz de realizar previsiones de consumo y evaluaciones del rendimiento en tiempo real de las plantas y de sus activos.
A través de la simulación, se pueden detectar posibles problemas, ayudando a las empresas a minimizarlos: cualquier funcionamiento anómalo puede conllevar unas pérdidas importantes de ingresos. El gemelo digital puede proporcionar una visibilidad completa de la respuesta que debería tener cada activo y el sistema. Cabe destacar que la simulación comparada con la medida real indicará una desviación que permitirá centrar la resolución del problema.
En función de la información recopilada de los sensores IoT, un gemelo digital puede proporcionar información sobre la salud a largo plazo de los dispositivos. Al analizar la información de todos los componentes críticos, pueden predecir su estado, detectar problemas y priorizar las comprobaciones. Este hecho es fundamental para el mantenimiento de los activos de la planta de generación renovable.
Con la simulación en tiempo real, en definitiva, es más fácil evaluar el estado actual de cada elemento y realizar un mantenimiento predictivo.
Otra ventaja importante que mencionar es que los gemelos digitales permiten pasar de un modelo Capex a uno Opex, en todo el ciclo de vida del proyecto. Desde el principio, si se levanta el modelo matemático es posible hacer el estudio necesario para el buen diseño y explotación de la planta. A partir de este trabajo empieza a existir una parte del gemelo digital, que también se va a nutrir de los datos históricos con el objeto de reducir los costes de explotación de la planta. Y si, posteriormente, se quiere realizar una ampliación o modernización de la infraestructura –repowering– se puede partir del modelo inicial definido utilizando la experiencia acumulada durante la explotación de la planta.
Desde Schneider Electric creemos firmemente que las capacidades del gemelo digital pueden ayudar a la aceleración y mejora del despliegue de las plantas de generación renovable individuales e híbridas, e incluso en la generación de hidrógeno como combustible renovable. El hecho de definir un gemelo digital en una instalación de alta criticidad como puede ser una planta de energía renovable permite asegurar una escalabilidad optimizada, reducción de costes e incrementos en rentabilidad y en las eficiencias, tanto operacionales como energéticas, redundando en una mejora final para el negocio.
