El mundo moderno depende de la prestación ininterrumpida de servicios vitales como la energía, el transporte, las telecomunicaciones, los alimentos, el agua y la atención sanitaria. Sin embargo, los sistemas que sustentan estos sectores son cada vez más complejos e interdependientes, y interactúan a escala mundial, lo que los hace susceptibles a fallos potencialmente catastróficos cuando se ven sometidos a tensión.
El reciente apagón en el Reino Unido es un buen ejemplo. Aunque relativamente breve, este corte de suministro, provocado por el fallo simultáneo de dos generadores, una central de gas en Barford y el parque eólico marino de Hornsea, dejó sin electricidad a casi 1 millón de personas en Inglaterra y Gales y causó una amplia perturbación del tráfico.
En Sudamérica, 48 millones de personas se quedaron sin electricidad en junio, después de que fuertes tormentas dejaran fuera de servicio la red. En Estados Unidos, la compañía eléctrica de California está recurriendo a cortes de suministro durante los períodos de alto riesgo para prevenir incendios forestales, tras la reciente pérdida de vidas, lo que sugiere que la antigua infraestructura eléctrica fue la causa de los incendios forestales.
El suministro energético del futuro
Estos sucesos se produjeron en un contexto de cambios inevitables en el suministro energético, que exigen modificar la forma en que se supervisan y gestionan los sistemas. A principios de este año, el Gobierno del Reino Unido anunció sus planes para una revolución en la energía eólica marina, cuyo objetivo es proporcionar un tercio de toda la electricidad del Reino Unido para 2030.
Estos nuevos parques eólicos marinos estarán formados por aerogeneradores más grandes, situados más lejos de la costa, y por generadores de 10-12 MW, y se convertirán en un contribuyente significativo del mix energético del Reino Unido. Gracias a este acuerdo, la industria eólica marina prevé casi cuadruplicar nuestra capacidad de generación de energía eólica, pasando de 7,9 gigavatios a al menos 30 GW para 2030.
El Reino Unido ya está a la vanguardia de la energía eólica marina, con más capacidad que cualquier otro país, algunos de los parques eólicos marinos más grandes y las turbinas más potentes. Sin embargo, como demostraron los acontecimientos recientes, la pérdida simultánea de tan solo dos generadores puede causar una perturbación significativa. Esto subraya lo mucho que este desarrollo requiere nuevas técnicas para la gestión del ciclo de vida, la supervisión y el control de los activos eólicos marinos. También demuestra la necesidad de nuevas técnicas de «respuesta de la demanda», es decir, formas de utilizar la electricidad de manera inteligente en los períodos de alta demanda.“respuesta de la demanda”
Los investigadores de diversas disciplinas desempeñan un papel importante en el apoyo a esta visión. Somos el líder académico del mayor proyecto de integración del sistema y del sistema energético del Reino Unido, denominado Reflex (Flexibilidad Responsiva).
Este proyecto busca explorar cómo podemos crear una infraestructura energética resiliente, sostenible y baja en carbono que dé soporte a los servicios vitales de la sociedad. Para conectar la generación renovable marina con la red continental, necesitamos una costosa red de cables eléctricos submarinos. Por ejemplo, el proyecto de corriente continua de alta tensión (HVDC) NorthConnect requirió una inversión superior a 1.200 millones de libras para la instalación de un único cable eléctrico submarino. Evidentemente, el coste de estos activos limita nuestra capacidad para tener en cuenta elementos que suelen estar presentes en las redes eléctricas, como la instalación de cables de respaldo en caso de que falle el enlace eléctrico principal.
Entonces, ¿cómo salvaguardamos nuestra infraestructura energética con tanto énfasis en la energía eólica marina? Creemos que la solución implicará una colaboración entre personas, inteligencia artificial y robótica. Necesitamos la robótica para mejorar nuestra capacidad de supervisar y mantener estos activos, lo que en el futuro se logrará mediante una autonomía persistente.
Operaciones submarinas
Esto significa que los robots se dejarán in situ con la capacidad de supervisarse, mantenerse a sí mismos y mantener los parques eólicos marinos. Con niveles sin precedentes de datos procedentes de diversas fuentes, como los sistemas de supervisión estructural, los sistemas de supervisión, control y adquisición de datos (SCADA), la supervisión ambiental, etc., la necesidad de una IA avanzada que respalde la toma de decisiones operativas críticas es vital.
En esta situación, los seres humanos simplemente se verían abrumados por el volumen de datos e información a su disposición. Pero las personas que trabajen en conjunto con robots y asistentes de IA serán un elemento central de la forma en que gestionaremos nuestra futura infraestructura marina durante esta transición hacia un suministro energético dominado por la energía eólica.
Un ejemplo de cómo lo estamos haciendo se relaciona con nuestra investigación sobre sonar de baja frecuencia inspirado en los delfines para respaldar a los vehículos submarinos autónomos (AUV) en la evaluación de la integridad de la energía submarina. El AUV elimina la necesidad de desplegar buzos humanos en este entorno peligroso, y el análisis mediante sonar de baja frecuencia proporciona mediciones críticas que complementan al asistente de IA en tierra, de modo que puede prever con precisión el estado del cable eléctrico.
En el futuro, prevemos la integración generalizada de estaciones de acoplamiento submarinas, así como centros flotantes de mando y control, donde la seguridad de nuestra infraestructura de turbinas eólicas submarinas y de superficie se mantendrá mediante plataformas robóticas de patrullaje capaces de realizar inspecciones y reparaciones.
La IA y la robótica han avanzado significativamente en los últimos años y, en colaboración con los operadores humanos, pueden permitirnos responder con mayor agilidad para adaptarnos a sucesos poco frecuentes, como las condiciones meteorológicas extremas o la amenaza de sabotaje o interferencia en los cables submarinos. El reto estará en cómo gestionar de forma inteligente estos activos remotos para mantener bajos los costes y las luces encendidas.
