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Gestionar la energía con Swarm Logic
Las unidades de aire acondicionado y los sistemas de calefacción son ejemplos de equipos que consumen mucha energía y que se encienden y apagan regularmente en los edificios comerciales. Cuando estos dispositivos se encienden todos a la vez, el consumo de energía aumenta y los propietarios de un edificio se quedan con altos cargos por demanda máxima en sus facturas de electricidad.
Interruptor inteligente: El controlador que se muestra aquí podría mejorar la eficiencia energética de los electrodomésticos del edificio. Los dispositivos se comunican de forma inalámbrica y utilizan algoritmos de enjambre para decidir de forma colaborativa cómo gestionar el uso de energía.
Una startup con sede en Toronto dice que ha ideado una forma de reducir el uso de energía imitando el comportamiento autoorganizado de las abejas. Energía LLUVIA ha desarrollado un controlador inalámbrico que se conecta a la caja de control de un equipo de construcción y funciona como un interruptor de encendido inteligente. Una vez que se han activado varios controladores, se detectan entre sí utilizando un estándar de red llamado ZigBee y comienzan a negociar los mejores momentos para encender y apagar el equipo. Los dispositivos aprenden los ciclos de energía de cada dispositivo y los reconfiguran para maximizar la eficiencia colectiva.
El objetivo es evitar que todo suceda al mismo tiempo sin sacrificar el rendimiento individual. Los dispositivos resuelven este problema utilizando un algoritmo de enjambre que coordina la actividad sin que ningún dispositivo emita órdenes.
Cada nodo piensa por sí mismo, dice Mark Kerbel, cofundador y director ejecutivo de REGEN Energy, que inventó el algoritmo patentado integrado en cada dispositivo. Antes de tomar una decisión, explica, un nodo considerará las circunstancias de otros nodos en su red. Por ejemplo, si un refrigerador necesita encenderse para mantener una temperatura mínima, un nodo conectado a un ventilador o bomba permanecerá apagado durante 15 minutos adicionales para mantener el uso de energía por debajo de un cierto umbral. Los dispositivos deben satisfacer la restricción local pero simultáneamente satisfacer el objetivo del sistema, dice Kerbel, y agrega que un edificio típico puede tener entre 10 y 40 controladores trabajando juntos en una sola colmena. Los dispositivos son simples y rápidos de instalar y, debido a que no hay intervención humana, no requieren capacitación especial para su uso.
Es una desviación dramática del modelo de comando de arriba hacia abajo asociado con los sistemas de automatización de edificios actuales. Algunos investigadores dicen que el enfoque descentralizado de la gestión de la energía ofrece una forma más económica y eficaz de gestionar la oferta y la demanda en un sistema eléctrico delicadamente equilibrado. De hecho, algunos creen que podría ser una receta temprana para una red inteligente emergente.
Está viendo mucho más interés en esto en una escala modesta, dice David Chassin , científico del grupo de tecnología energética del Pacific Northwest National Laboratory, que dirige el GridWise iniciativa de red inteligente.
Los beneficios podrían extenderse más allá del ahorro de electricidad para los propietarios de edificios. El sistema eléctrico actual está diseñado para el consumo máximo, lo que significa que las plantas de energía se construyen para satisfacer esos pocos minutos de cada día cuando la demanda de energía supera los promedios diarios. Al reducir la demanda máxima a gran escala, las empresas de servicios públicos pueden maximizar el funcionamiento de las plantas de energía existentes al tiempo que reducen la necesidad de construir nuevas plantas para uso ocasional. Otro beneficio potencial es la reducción de las emisiones de carbono, ya que las plantas de energía que suministran electricidad pico tienden a ser menos eficientes y están alimentadas por carbón y gas natural.
George Pappas , profesor de ingeniería eléctrica y de sistemas en la Universidad de Pensilvania y experto en sistemas de control distribuido, dice que la lógica de enjambre es un ajuste natural para las aplicaciones energéticas. REGEN está por delante de la curva en esto, dice Pappas.
La operación dentro de un edificio es una cosa, pero menos seguro es si se puede confiar en la lógica de enjambre para administrar la red en sí. Chassin dice que la comunidad de ingenieros es comprensiblemente cautelosa con los sistemas de control descentralizados o emergentes para la red porque, si bien funcionan muy bien en ciertas aplicaciones, el enfoque no está bien probado.
A Kerbel se le ocurrió por primera vez la idea de usar un algoritmo de enjambre para administrar el consumo de energía en 2005. Nos dijeron cortésmente que este estilo de control simplemente no está listo y requiere mucha más investigación académica, dice. Es difícil pensar fuera de la caja de comando y control y permitir este acto de fe, es decir, ceder las capacidades de toma de decisiones a los nodos individuales del colectivo.
Es un sesgo que Hierba Sinnock , gerente del Centennial Energy Institute, en Toronto, admite tener. Él dice que los ingenieros generalmente quieren retroalimentación constante para poder medir el funcionamiento del sistema y hacer mejoras. La tecnología de REGEN prescinde de todo eso, pero señala que su aplicación permitirá algunos errores. No es como si estuvieran colocando barras de control en el núcleo de un reactor nuclear. Estamos hablando de afectar la temperatura de una habitación en medio grado, por lo que hay margen de error, dice Sinnock.
El instituto de Sinnock ha estado trabajando con REGEN para evaluar el desempeño de sus dispositivos en el campo. Hasta ahora, las pruebas han demostrado que los propietarios de edificios (hospitales, hoteles, centros comerciales, fábricas y otras instalaciones grandes) podrían ahorrar hasta un 30 por ciento en los cargos por demanda máxima. Esos ahorros, afirma REGEN, cubren con creces el costo de alquilar los dispositivos, que es una opción para los principales consumidores de electricidad reacios a comprar la tecnología por adelantado. Si se compran los dispositivos, la recuperación es de menos de tres años, dice Kerbel.
La sencillez de la instalación es lo que más impresiona a Sinnock. En unas pocas horas, pueden tener los dispositivos instalados y averiguar su entorno y alrededores, dice. Pappas, mientras tanto, dice que espera que haya mucho más interés en este tipo de aplicación en los próximos años, y apunta a un paquete de estímulo económico de EE. UU. Que exige más inversión en eficiencia energética y tecnologías de redes inteligentes. Gran parte del gran impacto y los frutos más fáciles de alcanzar se obtendrán del uso de este enfoque, dice.