Una característica clave de la civilización moderna es su dependencia de infraestructuras críticas, como las que se utilizan para suministrar energía, transporte y agua. Estas infraestructuras son cada vez más complejas, inteligentes e interconectadas.
¿Harán estos avances que los sistemas sean también más vulnerables a los riesgos técnicos y las amenazas externas? ¿O podría una mayor sofisticación tecnológica hacer que estos sistemas integrados sean más resilientes? El ejemplo de la infraestructura energética muestra indicios de ambas posibilidades.
La transformación de la energía
El mundo de la energía está experimentando una transformación profunda. Se está alejando de los combustibles fósiles y del suministro centralizado que proporcionan unas pocas centrales eléctricas, y avanzando hacia fuentes de energía renovables, como los aerogeneradores y los sistemas de energía solar, junto con tecnologías de almacenamiento y una estructura distribuida.
Además de estos cambios significativos, una amplia variedad de consumidores de energía está ampliando las formas en que utiliza la electricidad; por ejemplo, en bombas de calor, vehículos eléctricos y tecnologías de conversión de electricidad en otros productos. Por eso, en todo el mundo se habla cada vez más de la aparición de una «sociedad totalmente electrificada».
Esta transformación nos plantea importantes desafíos técnicos. Desacoplar la generación y el consumo de energía tanto en el tiempo como en el espacio hace que los sistemas sean mucho más complejos, y esta complejidad aumenta con cada nueva unidad distribuida que se incorpora al sistema energético.
Alemania, pionera en la transformación energética, tenía alrededor de 1.000 grandes centrales eléctricas que suministraban electricidad a su economía industrializada a principios de la década de 1980. Hoy cuenta con 1,7 millones de «centrales» que generan electricidad, incluidas muchas instalaciones de energía solar en los tejados de viviendas particulares. El consiguiente aumento de la complejidad encarece y dificulta el mantenimiento de una operación estable de la red. En particular, aumentan los costos de ampliar la red y gestionar su capacidad.
Cuanto más sabemos, antes podemos reaccionar
En el lado positivo, estos nuevos activos, que ahora suelen contar con conectividad digital, nos permiten conocer cada vez mejor los sistemas, sobre todo aquellos que antes no tenían sensores. Y cuanto más sabemos, más rápido podemos detectar problemas y aplicar soluciones, o ahorrar tiempo y dinero realizando tareas de mantenimiento o mejoras antes de que se produzca una interrupción. Por tanto, la digitalización y la conectividad de extremo a extremo no solo ofrecerán más eficiencia y transparencia, sino que también sentarán las bases para crear infraestructuras más sólidas y flexibles y, por tanto, más resilientes.
En muchos casos, una mayor complejidad técnica ofrece la ventaja de una mayor flexibilidad. Esta flexibilidad permite a los grandes sistemas integrados prever y prepararse para problemas y cambios, adaptarse en consecuencia y recuperarse rápidamente de los contratiempos. En otras palabras, una mayor flexibilidad se traduce en una mayor resiliencia.
Las microrredes aportan más flexibilidad
Un ejemplo de cómo el progreso tecnológico puede aumentar la flexibilidad y la resiliencia se encuentra en la ciudad de Nueva York, donde el suministro eléctrico estuvo interrumpido durante días tras el huracán Sandy. Después de esta catástrofe, una joven empresa emergente llamada LO3desarrolló innovaciones basadas en blockchain para optimizar la generación, el almacenamiento y el uso local de electricidad.
La idea básica era recurrir a microrredes —pequeñas redes locales de consumidores de electricidad— para mejorar la eficiencia del suministro eléctrico. Hoy, viviendas particulares generan electricidad que también pueden utilizar sus vecinos de la manzana, lo que optimiza los canales de suministro locales. Este sistema distribuido de suministro eléctrico, controlado mediante tecnología blockchain, ha demostrado que este enfoque puede funcionar.
Como siguiente paso, LO3 y Siemens pretenden garantizar que las microrredes basadas en blockchain puedan seguir funcionando incluso durante un apagón. A mayor escala, estas microrredes podrían ofrecer una forma sostenible de asegurar un suministro eléctrico más fiable para las grandes ciudades.
Las ciudades como motor del crecimiento
En ningún lugar se aprecia tan claramente como en las ciudades nuestra dependencia de infraestructuras que funcionen bien y sean resilientes. La población mundial crece sin cesar. Los expertos calculan que, a mediados de siglo, la población mundial aumentará de los 7.600 millones actuales a unos 10.000 millones. Y ese crecimiento demográfico se producirá casi exclusivamente en los centros urbanos. Se prevé que, para 2050, el 70 % de la población viva en ciudades.
Impulsado por la urbanización, el sector mundial de la construcción crece a un ritmo sin precedentes y seguirá haciéndolo durante décadas. En los próximos 40 años, se espera que el mundo añada 230.000 millones de pies cuadrados de edificios nuevos, lo que equivale a construir un nuevo París cada semana.
En consecuencia, las ciudades afrontan una presión cada vez mayor. El auge de la población urbana impulsa un crecimiento constante de la demanda de recursos como la energía, el agua limpia y el aire saludable.
Las ciudades como motor de datos
Una de las claves para satisfacer esta voraz demanda se encuentra en las enormes cantidades de datos que genera la infraestructura urbana. Hoy, estos datos se utilizan solo en compartimentos estancos y para fines muy específicos. Gran parte de su valor queda sin aprovechar, porque los verdaderos beneficios solo se obtienen cuando estos «macrodatos» se convierten en auténticos «datos inteligentes».
Es necesario recopilar y analizar datos para producir información que permita mejorar la vida urbana. Sin embargo, la integración continua de los datos urbanos no será posible hasta que las distintas unidades de infraestructura —redes eléctricas, trenes, sistemas de tráfico y edificios inteligentes— se conecten al mundo digital.
Ya estamos avanzando en esta dirección. Sin embargo, los pasos que se están dando hacia la digitalización todavía suelen limitarse a integrar datos de ámbitos específicos. Falta una interconexión generalizada de las infraestructuras: una conectividad que permita lograr mejoras reales y aumentar la eficiencia de los sistemas urbanos.
Estas aplicaciones de ciudad inteligente ofrecen un enorme potencial de reducción de costos. El McKinsey Global Institute prevé que el ahorro para las ciudades de todo el mundo en 2025 podría alcanzar los 1,7 billones de dólares. La convergencia de los edificios y las redes eléctricas es un factor importante para implantar este tipo de aplicaciones mediante la interconexión de las infraestructuras urbanas.
¿Qué hace inteligentes a las infraestructuras? La conexión de edificios y redes
Los edificios son cada vez más inteligentes y se benefician cada vez más de la conectividad. Muchos edificios modernos no solo consumen energía, sino que también la generan mediante instalaciones fotovoltaicas locales o sistemas de cogeneración de calor y electricidad. Además, pueden almacenar o distribuir energía en forma de electricidad o calor. Y ahora los edificios se están integrando en la red eléctrica mediante intercambios de energía y datos.
Por su parte, el sistema energético está cada vez más distribuido. La red eléctrica no terminará en una planta industrial o una vivienda. Sus verdaderos puntos terminales serán los equipos que generan energía en un extremo de la red o la consumen en el extremo opuesto. Por tanto, la optimización integral del sistema debe ir más allá del punto de conexión a la red.
Siemens quiere desempeñar un papel activo desde el principio en la configuración de estos avances. Por ello, la empresa está reuniendo sus actividades actuales en redes eléctricas, infraestructuras y edificios para crear una nueva compañía operativa, «Smart Infrastructure», que comenzará a operar el 1 de abril de 2019.
La interacción entre las redes eléctricas y los edificios permitirá generar energía con mayor eficiencia y sostenibilidad. Además, abrirá nuevas oportunidades para desarrollar resiliencia ante la creciente complejidad. Estos avances harán que las infraestructuras del futuro sean tanto más digitales como más resilientes.
La resiliencia de los datos para hacer más seguro el mundo digital
Para alcanzar todo su potencial, las infraestructuras digitales también deben ser seguras y estar protegidas. En Siemens sabemos que esto es esencial y estamos comprometidos a hacerlo realidad. En última instancia, todo se reduce a la confianza.
Pero ¿cómo podemos generar confianza en la seguridad de los sistemas basados en datos? En Siemens hemos puesto en marcha una iniciativa que llamamos «Charter of Trust». Sin embargo, ninguna empresa puede generar confianza por sí sola. Por eso, 16 empresas líderes mundiales —entre ellas Dell, IBM y Airbus— ya se han unido a esta iniciativa. Juntos, los participantes buscan reforzar la protección de los datos de las personas y las empresas, evitar daños a las personas, las empresas y las infraestructuras, y generar confianza en las tecnologías digitales.
Proteger las infraestructuras inteligentes de los ciberataques es crucial para la estabilidad de cada infraestructura y para la seguridad de la sociedad en su conjunto. En Siemens queremos contribuir a que el mundo digital sea más seguro.
