La cuarta revolución industrial se está afianzando. Las empresas emergentes de tecnología están alterando los modelos comerciales tradicionales. Vivimos en un mundo VUCA (por su acrónimo en inglés de Volátil, Incierto, Complejo y Ambiguo) donde la tecnología evoluciona a cada segundo, los teléfonos inteligentes hacen que la información esté disponible en cualquier momento y en cualquier lugar; las redes sociales están impactando y cambiando los comportamientos de los consumidores por segundo. Y ser digital hoy ya no significa digitalizar procesos; ahora es una medida de qué tan bien se está adaptando una organización al panorama digital disruptivo y rápidamente cambiante.
Estamos inmersos en dos grandes disrupciones que bajos dos prismas diferentes, pero intrínsecamente ligadas, están acelerando un cambio profundo en todos los segmentos empresariales, nos referimos a la Transformación Digital y la Transición Energética. Por un lado, existe la necesidad de extraer gran información de las instalaciones que posteriormente puedan ser analizados, explotados y monetizados. Es decir, usar esos datos para identificar ineficiencias y ponerles solución, mejorando procesos y obteniendo mejores beneficios.
En 2019 el 35% de las apps iban destinadas a fines empresariales en edificios y a las industrias. Se estima que los equipos IoT (Internet de las Cosas) generan 5 trillones de datos diariamente y que se multiplicará por 5 en 2025. A pesar de que el 95% de los datos generados no se están analizando, el potencial y la inversión en sistemas cognitivos y de inteligencia artificial se ha disparado en los últimos años. Mientras que debido a la creciente emergencia climática que nos cierne, debemos de incluir la gestión de la energía y la sostenibilidad como elemento esencial en todos los planes de actuación y mejora continua, en pro a un mondo más verde y sostenible. En España hay objetivos de incrementar a más de 90GW de renovables instalados en 2030 y disponer de un 30% de la generación de energía eléctrica en sistemas distribuidos renovables para 2050.
El sector ferroviario en profunda transformación
Por otro lado, la pandemia mundial ha sacudido profundamente a la sociedad y seguirá siendo un catalizador del cambio a medida que construimos la nueva normalidad. Más allá del impacto inmediato y severo de la crisis de salud pública en las comunidades, COVID-19 continuará perturbando y desafiando a las empresas durante algún tiempo, demostrando la importancia de reconocer los riesgos globales, evidenciando la vulnerabilidad de la economía y sociedad españolas y poniendo de manifiesto la relevancia de la anticipación a los riesgos para tener una mayor capacidad de preparación.
El sector ferroviario no es ajeno a este escenario VUCA y está sufriendo una profunda transformación. La transformación digital lleva años presente en el sector pero siempre ocultado de los usuarios, centrados en la mejora operativa y la seguridad del día a día. Pero en la actualidad se centra en la experiencia del cliente cada vez más digital y personalizada, cambio del modelo de Negocio a un “Mobility-as-a-Service”, trenes autónomos o el uso de nuevas tecnologías como la realidad aumentada para tareas de mantenimiento.
En el plano de la Transición Energética, el sector del transporte es el responsable de aproximadamente el 25% de las emisiones de gases de efecto invernadero, de las cuales el sub-segmento ferroviario tiene un peso del 4%. En España ya se está trabajando en este asunto gracias a las bases del El Plan Director de Lucha Contra el Cambio Climático de Renfe y ADIF, desde 1990 se estima que se ha reducido más del 50% de la huella de carbono en RENFE con una ahorro energético acumulado de unos 5.300 GW/h hasta 2030.
Tendencias del segmento ferroviario
A parte de estas 2 grandes disrupciones, existen 9 grandes tendencias tras la transformación de la empresas del segmento ferroviario: el impacto de avances tecnológicos como el Big Data, el incremento de la población en grandes urbes, la obsolescencia de las infraestructuras y la renovación de las plantillas con nuevos perfiles más tecnológicos, las nuevas normativas que buscan mejorar la interoperabilidad de las infraestructuras, las restricciones financieras debidas a la actual coyuntura económica, la necesidad de asegurar la seguridad y la sanidad en zonas públicas con alta densidad y las nuevas regulaciones medioambientales y de sostenibilidad que empujan a modificar los criterios de compra de energía, el uso de fuentes renovables y el crecimiento de los planes de eficiencia energética.
En estas tendencias deberíamos añadir a nivel nacional, el importante hito que supondrá a partir del 14 de diciembre de 2020 en el que se liberalizará el mercado de viajeros, es decir, los servicios de Alta Velocidad y larga distancia podrán ser operados por otros operadores que competirán con RENFE. Por lo que la experiencia al cliente y el servicio que se le pueda ofrecer cobra una importancia vital.
En este artículo nos centraremos en como la transición energética ha impulsado la necesidad de reducir las emisiones de CO2 en todos los sectores, especialmente en el ferroviario. Sin olvidar que la energía constituye uno de los costes más elevados para el gestor de este sistema – se estima que supone el 25% de sus costes totales. Conscientes de ello, los principales actores del sector ya están implementando medidas para conseguir mejoras energéticas.
Optimizar el uso energético de los sistemas de tracción
Teniendo en cuenta que los sistemas de tracción de los trenes son los responsables de casi el 85% del consumo, muchas de las medidas que se están estudiando se enfocan en optimizar su uso de energía. Por ejemplo, sustituyendo la maquinaria o los equipos por otros más eficientes, intentando recuperar la energía procedente de la frenada para verterla a la red o, mediante baterías y supercondensadores que permitan aprovecharla para reducir el consumo durante el trayecto.
También se ha hablado de sistemas de ayuda para los conductores que les enseñen a conducir de forma más ecológica o, dado que el consumo va ligado a la orografía, buscar el trazado más idóneo en este sentido al construir vías.
Sea como sea, aplicar estas medidas de forma efectiva sin que interfiera en la operativa diaria requiere crear nuevos requisitos y especificaciones para los sistemas de gestión de la energía que, no lo olvidemos, deberán interactuar con el resto de los sistemas de control y gestión.
En este apartado ADIF lleva trabajando desde hace años a través del proyecto Rail Smart Grid, que consiste en desarrollar una red energética ferroviaria que permita una gestión óptima de los recursos energéticos, así como una interoperabilidad de distintos sistemas de transporte urbano e interurbano, integrados eléctricamente a través de nodos inteligentes, interactuando con el usuario en el entorno de las estaciones ferroviarias. Recibiendo el premio EnerTIC en 2018 a la innovación para la eficiencia energética
Mejorar la eficiencia de estaciones, oficinas y talleres
También es posible aplicar distintos planes de eficiencia energética sobre los consumos no relacionados con el sistema de tracción, lo que implica una menor complejidad de instalación y evita las posibles interferencias con el plan de operaciones. Nos estamos refiriendo a las estaciones de pasajeros, oficinas y talleres. Edificios singulares y de gran envergadura – sobre todo las estaciones que incluyen una gran cantidad de establecimientos de restauración y venta-, pero también otros espacios menos visibles, pero con grandes consumos como son los talleres.
Estaciones, oficinas y talleres tienen un gran potencial para integrar las energías renovables, ya que, en la mayoría de los casos cuentan con espacio suficiente en sus cubiertas para instalar grandes potencias de energía fotovoltaica, o sistemas de baterías de almacenamiento energético, lo que no solo permite optimizar el coste de la factura eléctrica, sino sustituir los combustibles fósiles. Además, la entrada en vigor de la nueva normativa RDL23/2020, que regula el uso de las baterías de almacenamiento, y el continuo descenso de los precios de fabricación favorecen la implantación de dichos sistemas para aprovechar los excedentes de la producción de las renovables y usarlos cuando más convenga.
Por otro lado, el crecimiento de la flota de vehículos eléctricos, tanto a nivel profesional como personal, secundado por la normativa estatal – se prevé que en 2025-2030 el 100% de las flotas de vehículos de alquiler sean eléctricas –, impulsa la necesidad de instalar puntos de recarga. La instalación de estos múltiples puntos de recarga puede suponer un reto de gestión y sobreconsumo para el gestor de la instalación y, para abordarlo, debe prever en la definición de su infraestructura de recarga la posibilidad de gestión de cargas y adaptación a la disponibilidad energética de todo el edificio.
Actuaciones enfocadas a la eficiencia
Además, la tecnología actualmente disponible les permitiría múltiples actuaciones enfocadas a la eficiencia, como la implementación de sistemas de control de edificios para optimizar los consumos – clima, calefacción, iluminación… -, monitorizar la energía e incluso asignar costes a las áreas de compras incluidas en estas instalaciones.
Por un lado, nos encontramos una serie de “consumidores” que gracias a la tecnología podemos gestionar mejor y, por otro lado, contamos con una serie de infraestructuras propias de generación de energía, lo que nos sitúa en un escenario cuando hablamos de gestión energética y sostenibilidad de un sistema ferroviario que se enfrenta a la necesidad de reducir sus consumos y costes energéticos y que, al mismo tiempo, necesita aumentar la resiliencia y disponibilidad de la instalación garantizando en todo momento el mejor servicio y confort para los usuarios. La respuesta a esta nueva realidad, la encontraremos en lo que conocemos como microrredes o microgrids.
Las microgrids, clave en el nuevo panorama energético
Las Microgrid son un sistema de energía integrado que consiste en un grupo de Recursos Energéticos Distribuidos interconectados dentro de límites eléctricos claramente definidos que actúan como una única entidad controlable con respecto a la red. Los recursos energéticos distribuidos pueden incluir tanto los generadores tradicionales de combustibles fósiles como las fuentes de energía renovable, incluyendo almacenamiento, que trabajan juntas.
La clave para un diseño de microrred óptimo son componentes de red, controles y productos de monitoreo compatibles y estables diseñados para administrar de manera eficiente los recursos energéticos distribuidos mientras equilibra sus necesidades de demanda y maximiza sus beneficios económicos.
Una microrred puede conectarse y desconectarse de la red para permitir la operación tanto conectado a la misma como en isla (aislado de forma autosuficiente). Por ello existe tres tipologías:
Con la descarbonización, la digitalización, la descentralización y la electrificación cambiando la forma de producir, comprar y gestionar la energía, las microgrids pueden desempeñar un papel fundamental en el nuevo panorama energético, ya que, estando totalmente optimizadas, garantizan la fiabilidad de la energía de los activos de generación in situ y reducen los costes energéticos y la huella de carbono, lo que ayuda, indirectamente, a conseguir edificios neutros en carbono.
Toma de decisiones
Con este sistema, el gestor energético dispone de la posibilidad de tomar decisiones de optimización gracias a la gestión de los activos de la microgrid y las herramientas de análisis y, así, puede:
- Comprar energía y negociar contratos de entrega.
- Gestionar las prioridades de consumo de energía para las cargas de instalaciones no críticas, como pueden ser los sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC), la gestión de flotas de cargadores de vehículos eléctricos, el control de la iluminación de las instalaciones, etc.
- Utilizar todos los medios prácticos y rentables de producción local – recursos energéticos distribuidos – y optimizar el autoconsumo.
- Mejorar la flexibilidad energética de la instalación mediante un sistema de almacenamiento de energía con baterías.
- Preparar su instalación para optar a futuros mercados de flexibilidad de la demanda energética a través de un agregador comercial.
- Beneficiarse del control avanzado de microgrids que administra la flexibilidad de los recursos energéticos distribuidos y reducir las facturas de energía optimizando la administración de tarifas.
Eso sí, para conseguirlo deberá digitalizar toda la instalación. Haciendo especial énfasis en la red eléctrica – cuadros de baja tensión, celdas de media tensión, generadores de emergencia, SAI, cargadores de VE, inversores… -, así como en el resto de las cargas gestionables del edificio – climatizadoras, calderas, iluminarias, aerotermia…
Las tecnologías que han de permitir una nueva etapa en la gestión eficiente y sostenible de las infraestructuras ferroviarias de nuestro país están ya disponibles y, por ejemplo, en el caso de ADIF; el Administrador de Infraestructuras Ferroviarias de España, ya se están impulsando importantes iniciativas para desarrollar un sistema de sistemas que gestione las estaciones y ayude a mejorar tanto su operación como su eficiencia energética.
La próxima vez que tu tren empiece a frenar, que cruces por una estación…piensa que, aunque “invisible”, las tecnologías de Schneider Electric están ahí. Ayudando a que nuestro sistema ferroviario sea cada día más sostenible, eficiente y seguro.
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