Principales aplicaciones de IoT en el sector energético

La industria energética se encuentra al borde de grandes cambios. Según los analistas, en 2027 el número de dispositivos IoT conectados en el sector superará los 75 millones de unidades. Las empresas están invirtiendo miles de millones en la transformación digital, y el Internet de las cosas en el sector energético se ha convertido no sólo en una palabra de moda, sino en una necesidad para sobrevivir en un mercado competitivo. El problema es que los sistemas energéticos construidos el siglo pasado ya no pueden hacer frente a los desafíos modernos, desde la integración de fuentes renovables hasta la gestión de cargas máximas. IoT para energía ofrece soluciones a estas tareas mediante monitoreo en tiempo real, análisis predictivo y automatización de procesos. En este artículo analizaremos aplicaciones específicas de IoT en energía que ya están cambiando la industria y descubriremos por qué los enfoques tradicionales ya no funcionan.

Medidores inteligentes y gestión de la demanda

Los contadores inteligentes se convirtieron en la primera ola masiva de IoT en la implementación del sector energético. Estos dispositivos transmiten datos de consumo de electricidad cada 15 a 30 minutos, lo que permite tanto a proveedores como a consumidores ver la imagen real del uso de recursos.

La empresa italiana Enel instaló más de 30 millones de contadores inteligentes en la década de 2000, convirtiéndose en pionera en este campo. Hoy en día, los proveedores líderes utilizan soluciones de tecnología energética de socios tecnológicos globales para crear ecosistemas que combinan medidores con plataformas analíticas y sistemas de gestión de carga.

Principales ventajas de la medición inteligente:

• Facturación precisa sin necesidad de lectura física del medidor
• Detección de pérdidas eléctricas y conexiones no autorizadas en tiempo real
• Precios dinámicos según la hora del día y la carga de la red.
• Capacidad para que los consumidores realicen un seguimiento de su propio consumo a través de aplicaciones móviles

En el Reino Unido, el programa SMETS (Especificaciones técnicas de equipos de medición inteligente) planea instalar medidores inteligentes en todos los hogares para 2025. Según cálculos del regulador Ofgem, esto ahorrará a los consumidores alrededor de £300 millones al año.

Pero el valor real de los contadores inteligentes se revela en la gestión de la demanda. Cuando miles de dispositivos transmiten datos de consumo, los proveedores pueden pronosticar los picos de carga y ofrecer incentivos para trasladar el consumo a horas con menor demanda.

Programas de respuesta a la demanda

Pacific Gas and Electric de California lanzó el programa SmartRate, que ajusta automáticamente los termostatos de los participantes durante la carga máxima. En los calurosos días de verano, cuando la red está sobrecargada, el sistema eleva la temperatura unos pocos grados en miles de hogares simultáneamente. Los propietarios obtienen descuentos en sus facturas y la red evita apagones.

Monitoreo y Mantenimiento de Infraestructura Energética

Los sensores de energía de IoT se instalan en transformadores, líneas eléctricas, turbinas eólicas y paneles solares para un monitoreo continuo del estado de los equipos. Esto cambia el enfoque del mantenimiento: de reactivo a predictivo.

Schneider Electric implementó el sistema EcoStruxure, que recopila datos de decenas de miles de sensores en instalaciones energéticas. Los algoritmos de aprendizaje automático analizan la vibración, la temperatura, las señales acústicas y los parámetros eléctricos para detectar signos de futuros fallos de funcionamiento semanas o meses antes de que ocurran.

Monitoreo de la condición del transformador

Los transformadores se encuentran entre los componentes más caros de la red eléctrica y su sustitución cuesta cientos de miles de dólares. Tradicionalmente, se les daba servicio a tiempo o se esperaba que se averiaran. Ahora los sensores de IoT rastrean:

• Temperatura del aceite y del devanado.
• nivel de humedad
• Concentración de gas disuelto (DGA — Análisis de gas disuelto)
• Descargas parciales en aislamiento
• Carga en tiempo real

Cuando los sensores detectan anomalías, el sistema crea automáticamente una solicitud de servicio. Duke Energy informó que la implementación del monitoreo de transformadores mediante IoT redujo las interrupciones no planificadas en un 35 % y amplió la vida útil de los equipos entre un 15 % y un 20 %.

Inspección con drones

Las empresas de servicios públicos comenzaron a utilizar drones con cámaras térmicas y cámaras de video HD para la inspección de líneas eléctricas. Un dron con un sistema de energía IoT puede volar de forma autónoma a lo largo de una línea de cien kilómetros, tomar miles de fotos y videos, transmitir datos a una plataforma en la nube donde la IA detectará aislamientos dañados, óxido en postes o sujetadores sueltos.

American Electric Power utiliza una flota de drones para inspeccionar 40 mil millas de líneas eléctricas. Lo que antes requería meses de trabajo de inspectores en tierra y en helicópteros ahora se hace en semanas con mayor precisión y seguridad.

Integración de energías renovables

Las plantas de energía solar y eólica son inherentemente inestables por naturaleza: el sol se pone, el viento amaina. Esto crea desafíos para la estabilidad de la red eléctrica. IoT para energía resuelve este problema a través de una red distribuida de sensores y sistemas de previsión.

NextEra Energy, el mayor productor de energía renovable del mundo, utiliza una plataforma IoT para gestionar miles de turbinas eólicas. Los sensores en cada turbina miden la velocidad, dirección, temperatura, vibración de los rodamientos y docenas de otros parámetros. Los datos se transmiten a un centro de control donde el sistema pronostica la producción de energía para las próximas 72 horas con un 90% de precisión.

Centrales eléctricas virtuales

El concepto de Planta de Energía Virtual (VPP) une miles de fuentes de energía distribuidas (paneles solares domésticos, baterías de vehículos eléctricos, generadores industriales) en una única red controlada a través de IoT en tecnologías del sector energético.

La empresa alemana Sonnen creó una red de más de 70 mil sistemas de baterías domésticas. Cuando la red necesita energía adicional, el VPP coordina el retorno de energía de miles de baterías simultáneamente. Los propietarios de las baterías reciben una compensación y la red se mantiene estable sin construir nuevas centrales eléctricas.

Tesla también está desarrollando la dirección VPP con sus baterías Powerwall. En Australia del Sur, miles de propietarios de Tesla Powerwall se unieron en una planta de energía virtual con una capacidad de más de 250 MW, equivalente a una planta de energía de gas mediana.

Redes inteligentes y gestión de carga

Smart Grid es el sistema nervioso de la energía moderna. El Internet de las cosas en el sector energético transforma el flujo unidireccional de electricidad desde la estación hasta el consumidor en una comunicación bidireccional en la que cada componente de la red "habla" con los demás.

En Dinamarca, que genera más del 50% de la electricidad a partir del viento, una red inteligente es de vital importancia. Energinet, el operador de la red eléctrica danesa, implementó un sistema IoT que equilibra la red en tiempo real, integrando datos de parques eólicos, estaciones solares, consumidores industriales y conexiones interestatales.

Recuperación automatizada de interrupciones

Tradicionalmente, cuando se dañaba una línea eléctrica, los despachadores cambiaban manualmente la red para restaurar la energía. Ahora los sensores de IoT detectan automáticamente la ubicación del daño, aíslan la sección problemática y redirigen la electricidad a través de caminos alternativos, todo en segundos.

ComEd de Chicago informó que después de implementar una red inteligente, el tiempo promedio de recuperación de una interrupción se redujo de 2 horas a 30 minutos. El sistema determina automáticamente cuántos consumidores se vieron afectados, exactamente dónde ocurrió el problema y qué equipo está más cerca para repararlo.

Equilibrio de carga

Las plataformas de IoT analizan el consumo en tiempo real y pronostican la carga con una hora, un día o una semana de antelación. Esto permite a los operadores:

• Inicie generadores adicionales solo cuando sea realmente necesario
• Comprar electricidad en el mercado en momentos de precios bajos
• Evite la sobrecarga de secciones individuales de la red
• Coordinar la operación de diferentes tipos de centrales eléctricas.

Con Edison de Nueva York utiliza un sistema IoT para gestionar la red urbana más grande de EE. UU. Millones de sensores rastrean el flujo de energía a través de 130 mil transformadores y 95 mil millas de cables. Durante las olas de calor del verano, cuando millones de aires acondicionados están funcionando, el sistema equilibra automáticamente la carga para evitar apagones.

Monitoreo de instalaciones de petróleo y gas

En la industria del petróleo y el gas, las soluciones energéticas de IoT se aplican para monitorear pozos, oleoductos, estaciones de compresión y refinerías. Estas instalaciones suelen estar ubicadas en lugares remotos donde el monitoreo tradicional es difícil y costoso.

BP instaló miles de sensores IoT en pozos del Mar del Norte. Los sensores rastrean la presión, la temperatura, la vibración del equipo, el nivel de corrosión y la velocidad de extracción. Los datos se transmiten mediante comunicación satelital a un centro de análisis donde los ingenieros pueden controlar docenas de pozos simultáneamente sin visitarlos físicamente.

Detección de fugas

Las fugas en las tuberías son un grave problema medioambiental y económico. Los sensores de presión de IoT instalados a lo largo de una tubería pueden detectar incluso pequeñas fugas debido a cambios de presión. Los sensores acústicos “escuchan” el sonido del escape de gas o petróleo.

Enbridge, operador del sistema de tuberías más largo de América del Norte, utiliza un sistema de detección temprana de fugas de IoT. Cuando los sensores registran una anomalía, las válvulas cierran automáticamente la sección dañada, minimizando el volumen del derrame. El sistema detecta fugas 10 veces más rápido en comparación con los métodos tradicionales.

Optimización de extracción

Los sensores de IoT en los pozos recopilan datos sobre las características del yacimiento, la productividad y el estado del equipo. Los algoritmos analizan estos datos para optimizar los modos de extracción: cuándo aumentar o disminuir la intensidad, cuándo se necesita mantenimiento.

Shell utiliza gemelos digitales de pozos: modelos virtuales que reciben datos de sensores IoT reales. Los ingenieros pueden probar diferentes escenarios en un entorno digital antes de aplicarlos en la práctica. Según la empresa, esto aumentó la extracción entre un 5 y un 10% y, al mismo tiempo, redujo los costes.

Gestión Energética de Edificios

Los edificios comerciales e industriales consumen alrededor del 40% de la electricidad mundial. Los sistemas de gestión de edificios IoT optimizan el consumo mediante la integración de iluminación, calefacción, ventilación, aire acondicionado y otros equipos.

Honeywell desarrolló la plataforma Forge para la gestión energética de edificios. El sistema recopila datos de sensores de luz, presencia humana, temperatura, calidad del aire y los integra con previsiones meteorológicas, horarios de trabajo y tarifas eléctricas.

Así es como funciona en la práctica:

• Los sensores de presencia apagan las luces y ajustan la temperatura en habitaciones vacías
• El sistema analiza cuándo las tarifas eléctricas son más bajas y ejecuta procesos que consumen mucha energía exactamente en ese momento.
• Los algoritmos predicen las necesidades de calefacción/refrigeración según el pronóstico del tiempo y ajustan la configuración con anticipación.
• La integración con calendarios muestra cuándo se esperan más visitantes y prepara los sistemas en consecuencia

The Edge de Ámsterdam, nombrado el edificio más inteligente del mundo, utiliza 28.000 sensores IoT para gestionar todos los aspectos del edificio. El consumo de energía es un 70% menor que el de los edificios de oficinas estándar y los paneles solares en los tejados generan más energía de la que consume el edificio.

Blockchain y comercio de energía P2P

La combinación de IoT para energía con blockchain crea nuevas oportunidades para el comercio descentralizado de electricidad. Los propietarios de paneles solares pueden vender automáticamente el excedente de energía a sus vecinos mediante contratos inteligentes.

Brooklyn Microgrid en Nueva York es uno de los primeros proyectos de comercio de energía P2P. Los residentes del vecindario con paneles solares venden electricidad a los vecinos a través de una plataforma blockchain. Los medidores inteligentes de IoT registran automáticamente las transacciones y los contratos inteligentes ejecutan pagos sin intermediarios.

Power Ledger de Australia amplió este concepto. La plataforma permite el comercio de energía no sólo entre vecinos sino también entre diferentes microrredes. Los sensores de IoT rastrean la generación y el consumo, blockchain garantiza la transparencia de las transacciones y los algoritmos encuentran automáticamente los mejores precios.

Ciberseguridad del sistema IoT en energía

Con millones de dispositivos conectados, los riesgos de ciberataques aumentan. La infraestructura energética es un objetivo prioritario para los piratas informáticos y los actores estatales. El ataque de 2015 a una red eléctrica demostró las vulnerabilidades del sistema.

Las plataformas modernas de IoT en el sector energético implementan protección multinivel:

• Cifrado de datos en el dispositivo, durante la transmisión y en el almacenamiento
• Autenticación de dispositivos mediante certificados criptográficos
• Segmentación de redes: sistemas críticos aislados de Internet
• Monitoreo constante del comportamiento anómalo del dispositivo.
• Actualizaciones automáticas de firmware con parches de vulnerabilidad

Siemens desarrolló el concepto de “seguridad por diseño” para sistemas industriales de IoT. Cada dispositivo se somete a una auditoría de seguridad en la etapa de diseño, no como una adición después de su creación.

Análisis de datos e inteligencia artificial

Los sensores de IoT generan petabytes de datos diariamente. El valor real se revela cuando estos datos se analizan para la toma de decisiones. Las plataformas en la nube con inteligencia artificial y aprendizaje automático transforman los datos sin procesar en información útil.

Microsoft Azure Energy y AWS Energy brindan servicios especializados para empresas de energía. Estas plataformas incluyen:

• Almacenamiento para almacenar y procesar grandes volúmenes de datos de IoT
• Algoritmos de aprendizaje automático listos para usar para pronóstico de demanda y detección de anomalías
• Herramientas de visualización para crear paneles.
• API para la integración con sistemas existentes

Exelon, uno de los mayores proveedores de electricidad de EE. UU., utiliza IA para analizar datos de 5 millones de contadores inteligentes. Los algoritmos detectan patrones de consumo, pronostican la carga de la red y ofrecen recomendaciones personalizadas de ahorro de energía a los consumidores.

Previsión de la demanda

La previsión precisa de la demanda es de vital importancia: la electricidad no se puede almacenar en grandes cantidades, por lo que la generación debe igualar con precisión el consumo cada milisegundo. Los modelos de IA analizan datos históricos de consumo, previsiones meteorológicas, calendario (días laborables, festivos), indicadores económicos y cientos de otros factores.

La National Grid del Reino Unido utiliza un sistema de inteligencia artificial para pronosticar la demanda de electricidad. La precisión de las previsiones alcanzó el 98%, lo que permitió reducir los costes de capacidad de reserva en £10 millones al año.

A qué tiene realmente acceso la gente normal: aplicaciones de consumo de energía que puede descargar hoy

Todas las cosas de infraestructura de las que hemos estado hablando (medidores inteligentes, mantenimiento predictivo, plantas de energía virtuales) nada importa si la gente no puede entender sus propias facturas de energía o tomar decisiones básicas sobre el consumo. La frustrante realidad es que las empresas de servicios públicos en la mayoría de los países han perfeccionado la tecnología de backend. Lo que queda atrás es el lado orientado al consumidor.

Entonces, ¿qué puede realmente descargar y usar una persona común y corriente ahora mismo, sin comprar equipos especiales o registrarse para sistemas propietarios? Resulta que ya existe un ecosistema sorprendentemente útil y vale la pena conocerlo porque es donde ocurre el verdadero cambio de comportamiento.

EnergySmart (desarrollado por Ignitis, la empresa de servicios públicos lituana) es probablemente el ejemplo más sencillo. Descárgalo, conéctate a tu cuenta de medidor inteligente y, de repente, no solo recibirás una factura una vez al mes. Ves tu consumo en tiempo real, las fluctuaciones de precios a medida que ocurren y la aplicación te dirá cuánto costó esa ducha caliente o qué porcentaje de tu factura se destinó a calefacción. También se encarga de las cosas tediosas: realiza un seguimiento de los costos de carga de vehículos eléctricos y recomienda las horas más económicas para enchufar su automóvil. El requisito aquí es que su proveedor utilice una infraestructura de medidores inteligentes compatible, pero si se encuentra en el norte de Europa o cada vez más en los principales mercados de la UE, probablemente ya tenga una.

HomeWizard Energy adopta un enfoque diferente. En lugar de depender únicamente de la infraestructura del proveedor, se conecta directamente a enchufes inteligentes y dispositivos de monitoreo de energía para el consumidor. Si tienes paneles solares en tu techo y quieres ver cuánto estás generando realmente versus cuánto estás extrayendo de la red, esta aplicación convierte esos datos en algo comprensible: no solo números, sino gráficos reales que muestran tus patrones de consumo. También funciona retroactivamente. La gente lo utiliza para darse cuenta de que su frigorífico consume electricidad silenciosamente a las 2 de la madrugada o que su sistema de calefacción es tremendamente ineficiente durante determinadas horas.

También está Älyenergia de Finlandia, popular en Escandinavia, que hace el mismo trabajo pero con mejores pronósticos de precios incorporados. Predice hacia dónde se dirigen los precios mayoristas de la electricidad y sugiere cuándo ejecutar tareas que consumen mucha energía. No cosas sofisticadas de IA, solo datos prácticos del mercado que realmente ayudan a las personas a evitar pagar tarifas máximas.

Hugo para iPhone funciona con contadores inteligentes y cubre tanto la electricidad como el gas. No es nada especial, pero te permite establecer presupuestos de gastos y ver desgloses de consumo por período de tiempo, que es exactamente lo que la gente realmente quiere en lugar de un panel complejo con funciones que nunca usarán.

Para las personas que no tienen acceso a medidores inteligentes, Consumption Tracker funciona con lecturas de medidores manuales tradicionales. Usted toma una foto de su medidor, la tecnología OCR lee los números y la aplicación rastrea su historial durante meses. Es básico pero realmente útil si intentas comprender si el aumento del mes pasado fue real o simplemente una fluctuación en la facturación.

El patrón aquí es revelador. La infraestructura es sofisticada, los algoritmos son poderosos, pero lo que realmente se instala en los teléfonos de las personas suele ser la versión más simple posible de lo útil. Aplicaciones que te muestran números. Aplicaciones que te permiten actuar. Aplicaciones que no requieren aprender terminología nueva. Nadie está esperando que una red neuronal prediga sus costes de calefacción. Sólo quieren saber si están pagando demasiado y qué hacer al respecto.

Conclusiones

IoT está transformando el sector energético de una gestión reactiva a una predictiva. Los contadores inteligentes, las redes automatizadas, las centrales eléctricas virtuales y los análisis de IA ya no son ciencia ficción sino una realidad que funciona en decenas de países.

El mayor impacto de IoT se producirá en tres direcciones: integración de energías renovables, aumento de la confiabilidad de la red e involucramiento de los consumidores en una participación activa en el sistema energético. Los propietarios de paneles solares y vehículos eléctricos están pasando de ser consumidores pasivos a participantes activos en el mercado de la energía.

Las empresas que invierten hoy en tecnologías de IoT obtendrán una ventaja competitiva mañana. Quienes se retrasan corren el riesgo de quedarse atrás en una industria que cambia más rápido que nunca. El futuro energético será inteligente, conectado y basado en datos, y ya está aquí.