Eficiència i fiabilitat de les xarxes elèctriques
En un món que avança cap a una transició energètica sostenible, la recerca d’eines que garanteixin l’eficiència i la fiabilitat de les xarxes elèctriques s’ha convertit en una prioritat estratègica del sector energètic. A més, l’increment de les energies renovables al sistema elèctric planteja reptes sense precedents per a la gestió d’aquestes xarxes elèctriques. En el context del projecte que analitza aquest reportatge, un dels reptes principals per facilitar la integració d’energies renovables a les xarxes elèctriques és augmentar-ne l’observabilitat i millorar l’agilitat en l’anàlisi de dades. Per aconseguir-ho, l’equip d’aquest projecte Digital Twins treballa per oferir a distribuïdores mitjanes i petites una visió completa de la seva xarxa elèctrica, combinant equips d’iGrid T&D, algoritmes elèctrics i intel·ligència artificial per obtenir un coneixement avançat i accessible de l’estat actual i futur de la xarxa.
L’equip que impulsa aquest doctorat industrial combina expertesa acadèmica i coneixement empresarial, amb l’objectiu de desenvolupar solucions innovadores per a les xarxes elèctriques. El doctorand Ignacio Glenny Crende, en col·laboració amb la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) i l’empresa iGrid T&D, treballa per desenvolupar eines avançades que contribueixin a la digitalització i monitoratge de les xarxes elèctriques. La seva recerca es dirigeix sota la supervisió d’Eduardo Prieto Araujo, investigador reconegut en l’àmbit de l’enginyeria elèctrica amb una trajectòria destacada en sistemes d’energia i tecnologies renovables, i de Vinícius Albernaz Lacerda, expert en sistemes energètics, amb publicacions rellevants que reflecteixen la seva contribució acadèmica i aplicada. Yolanda Castellon, propietària d’iGrid T&D, aporta la visió estratègica i pràctica d’una empresa amb més de 15 anys d’experiència en solucions de control i monitoratge per al sector energètic.
iGrid T&D, amb seu a Catalunya, destaca per la seva capacitat d’innovació en l’àmbit del control remot de xarxes elèctriques, com posa de manifest el seu historial en la implementació de tecnologies digitals pioneres. Aquesta experiència posiciona l’empresa com a peça clau en aquest projecte, oferint les eines i els coneixements necessaris per transformar els resultats de la recerca en solucions pràctiques que poden ser integrades al sector. Amb aquesta col·laboració multidisciplinària, l’equip combina els avantatges de la recerca acadèmica amb l’aplicabilitat industrial, garantint un impacte tangible en l’eficiència i sostenibilitat del sistema elèctric.
En aquest context, el projecte treballa en el desenvolupament de noves eines basades en Digital Twins per optimitzar la planificació i el control de les xarxes elèctriques. És a dir, un bessó digital de baix cost de la xarxa elèctrica en distribuïdores mitjanes i petites, per tal que aquestes puguin obtenir una visió completa de l’estat actual i futur de la seva xarxa. L’empresa iGrid T&D, impulsora del projecte, aporta una experiència consolidada en el desenvolupament de tecnologies per al sector energètic. En resum, el projecte aborda un dels reptes més significatius del sector energètic actual: “incrementar la capacitat de monitoratge en temps real de les xarxes elèctriques on s’aplica, amb l’objectiu d’aconseguir-ho sense desplegar sensors de manera massiva, sinó amb una estratègia intel·ligent“, puntualitza Prieto, subratllant l’eficiència del sistema.
Gràcies a la integració del coneixement acadèmic i empresarial, aquest projecte exemplifica el potencial dels Digital Twins per replicar virtualment el comportament de les xarxes, anticipar incidències i oferir solucions adaptades en temps real. Amb aquesta tecnologia, es busca no només maximitzar l’eficiència operativa, sinó també contribuir a la sostenibilitat global, en línia amb els objectius de la transició energètica.
Aquest és un exemple clar de com els Doctorats Industrials promouen la innovació aplicada en sectors estratègics, combinant recerca avançada i necessitats reals del mercat. El projecte no només respon a les demandes actuals del sector energètic, sinó que s’alinea amb els grans reptes tecnològics i ambientals que defineixen el futur de la gestió energètica a Catalunya.
Resoldre problemes del sector energètic
La importància d’aquest projecte rau en la seva aplicació directa a la resolució de problemàtiques reals del sector energètic. Les xarxes elèctriques actuals han d’adaptar-se a un context dinàmic on la integració d’energies renovables, com l’eòlica o la solar, genera fluctuacions que desafien l’equilibri i la fiabilitat del sistema.
La seva aplicació no només millora l’eficiència en la distribució de l’energia, sinó que contribueix també a augmentar la fiabilitat i la seguretat del sistema elèctric, fet que requereix una capacitat analítica avançada per preveure escenaris, identificar riscos i prendre decisions informades que millorin l’eficiència i la sostenibilitat del sistema. L’aplicació principal de la tecnologia que desenvolupa el projecte és l’estimació d’estats de la xarxa elèctrica. Això consisteix a combinar informació paramètrica sobre els diferents elements que conformen la xarxa amb mesures en temps real. D’aquesta manera, es poden obtenir valors aproximats per als “punts foscos” de la xarxa de distribució, és a dir, aquelles zones que habitualment tenen un nivell molt baix de monitoratge. Amb el sistema que desenvolupa el projecte, Prieto posa en relleu que “els operadors disposaran d’un coneixement elevat de l’estat de la xarxa en temps real, i això permet operar les xarxes més a prop dels seus límits tècnics, relaxant límits conservadors”.
A més, el projecte no només respon a una necessitat tècnica sinó també a una demanda estratègica. En un moment en què la digitalització transforma tots els sectors industrials, els Digital Twins emergeixen com una tecnologia de gran valor per generar models virtuals que permeten simular, analitzar i millorar el rendiment de sistemes complexos. En aquest sentit, l’equip del projecte desenvolupa un sistema d’estimació de consum que combina els valors de predicció amb les mesures en temps real: “el nostre sistema pren la informació disponible paramètrica i històrica i la combina amb les dades en temps real per poder donar una estimació de l’estat del conjunt del sistema”, detalla Glenny, posant èmfasi en el caràcter integrador de la solució.
A partir de les dades mesurades de tensió i corrent a les proximitats de cada càrrega, s’obtenen valors de consum molt més precisos, que també permeten estimar les pèrdues en les diferents seccions del sistema. Aquesta simulació o rèplica digital del sistema permet accedir a informació que no es pot obtenir directament de les dades disponibles. “Treure el màxim partit de les dades de les quals disposem, desplegar un nombre d’equips de forma sostenible a la xarxa que permetin obtenir una representació de la xarxa d’una fidelitat elevada”, és, segons l’equip, un dels pilars centrals del projecte.
Un altre aspecte essencial és la reducció de costos i riscos associats a la gestió de les xarxes elèctriques. Gràcies a la capacitat d’identificar anomalies i predir possibles fallades, aquesta tecnologia pot anticipar interrupcions i evitar problemes operatius. Això no només augmenta la fiabilitat de la xarxa, sinó que també optimitza els recursos necessaris per al seu manteniment i operació.
Pel que fa al desenvolupament del projecte, la metodologia aplicada inclou tècniques avançades d’intel·ligència artificial, com ara aprenentatge automàtic i anàlisi estadística, per crear models capaços d’adaptar-se a les condicions canviants de les xarxes. Això és especialment important en el context de la integració d’energies renovables, que introdueixen variabilitats significatives en la producció i el consum energètics. L’ús d’aquestes tècniques permet gestionar millor aquesta variabilitat i assegurar l’estabilitat del sistema.
D’altra banda, el projecte incorpora simulacions de forma dinàmica com una eina clau per posar a prova diferents escenaris i solucions, fet que podria permetre analitzar l’impacte de canvis operatius o de noves polítiques energètiques abans de la seva implementació real. Podríem dir que, en certa manera, el projecte Digital Twins esdevé un laboratori virtual per experimentar amb estratègies que maximitzin l’eficiència i la sostenibilitat del sistema elèctric.
El projecte també posa en relleu la importància de la col·laboració entre el món acadèmic i l’empresa privada. En aquest sentit, iGrid T&D, una empresa especialitzada en solucions per a la monitoratge i control de xarxes elèctriques, aporta el seu coneixement pràctic i els recursos tecnològics necessaris per implementar els resultats de la recerca. Segons Castellón, aquesta col·laboració ha estat clau per desenvolupar un producte que respon a les necessitats específiques del mercat: “vam trobar l’oportunitat de desenvolupar i implementar aquest projecte obtenim un producte innovador i adaptat a les necessitats de les petites i mitjanes distribuïdores elèctriques”.
Per la seva banda, la direcció acadèmica del projecte assegura que el treball científic tingui una base sòlida i que s’integri en l’avenç general del coneixement en aquest camp. Aquest enfocament multidisciplinari no només aborda els reptes del sector sinó que també contribueix a formar talent altament qualificat, preparant professionals com l’Ignacio per liderar la innovació en un sector crític per al sector energètic. La rellevància del projecte es fa evident no només pels seus possibles impactes tècnics i econòmics, sinó també per la seva contribució al desenvolupament sostenible i a la digitalització de la infraestructura elèctrica.
Reptes en el desenvolupament del projecte
Durant l’execució d’aquest projecte innovador, l’equip ha hagut d’enfrontar-se a diversos reptes que han posat a prova la seva capacitat d’adaptació i resolució. Un dels principals desafiaments ha estat gestionar la complexitat intrínseca de les xarxes elèctriques. Aquestes xarxes són sistemes altament dinàmics, amb múltiples factors interdependents que requereixen una modelització precisa per tal de crear Digital Twins fiables i efectius. L’equip ha destacat que un dels principals reptes ha estat garantir que el model virtual sigui prou precís i detallat per representar fidelment el comportament de la xarxa real, sense comprometre l’eficiència computacional.
Un altre repte destacable ha estat la integració d’una àmplia varietat de dades provinents de fonts diverses, com sensors de la xarxa, dades meteorològiques i prediccions de demanda energètica. Glenny reconeix que “la disponibilitat de mesures ha estat un dels reptes més clars i interessants. El baix grau de monitoratge a la distribució elèctrica ens ha forçat a desenvolupar sistemes d’estimació i anàlisi que originalment no havíem plantejat”, exemplificant la innovació necessària per superar aquests obstacles.
A més, el context tecnològic en ràpida evolució ha representat un repte addicional. Mantenir-se al dia amb les últimes tendències en tecnologies digitals, algoritmes d’intel·ligència artificial i solucions per a la gestió de xarxes intel·ligents ha estat fonamental per garantir que el projecte es mantingui a l’avantguarda.
Finalment, la col·laboració entre els diferents actors involucrats en el projecte –empresa, universitat i doctorand– també ha implicat la necessitat de gestionar perspectives diverses i coordinar esforços per tal d’aconseguir un objectiu comú. Aquesta interacció ha requerit una comunicació fluida i una visió compartida per superar barreres i aprofitar les sinergies: “en ser un doctorat industrial, sempre hem tractat de treballar tenint present que l’aplicació final hauria de funcionar en un sistema real. Això ha incrementat la complexitat respecte a altres treballs on potser aquesta aplicació no és tan immediata”, argumenta Prieto, ressaltant el valor afegit de la col·laboració pràctica entre els diferents actors.
Malgrat aquests reptes, l’equip del projecte ha demostrat una gran capacitat d’innovació i perseverança, convertint aquestes dificultats en oportunitats per generar coneixement i avançar en la recerca aplicada. La seva experiència posa en evidència la importància de la col·laboració multidisciplinària per superar les complexitats inherents als projectes de recerca avançada i per assolir solucions amb un impacte real en el sector energètic. Segons Castellón “incorporar a l’empresa el tarannà i les bases de recerca i estudi universitari ens permet alinear-nos amb la realitat que ha de venir”, una visió que exemplifica la sinergia entre la innovació acadèmica i la pràctica empresarial.
Impacte dels resultats del projecte
Pel que fa a l’impacte esperat, el projecte planteja beneficis en diversos àmbits. A escala industrial, les solucions desenvolupades tenen el potencial de millorar substancialment l’eficiència de les xarxes elèctriques, reduint les pèrdues i augmentant la fiabilitat del sistema. Això podria traduir-se en una disminució dels costos energètics, amb un impacte positiu per a les empreses i els consumidors:”esperem que iGrid T&D continuï comercialitzant nous projectes basats en aquesta tecnologia, i que des de la UPC puguem col·laborar amb ells per millorar-la, desenvolupant noves eines que ampliïn les funcionalitats del Digital Twins”, comenta l’equip.
Un dels aspectes més destacables del projecte és la ràpida translació de la recerca al món empresarial. Segons Eduardo Prieto, el resultat s’ha convertit en un producte d’iGrid T&D i ja s’ha desplegat en una empresa de distribució catalana, un fet poc habitual que evidencia l’èxit d’un enfocament industrial i aplicat, propi dels doctorats industrials. Així mateix, Castellon remarca el repte d’aconseguir que el producte s’integri i s’utilitzi efectivament en el dia a dia d’una distribuïdora en un temps tan curt.
Des d’un punt de vista empresarial, el projecte ofereix un avantatge competitiu clau per a l’empresa col·laboradora, iGrid T&D, en el desenvolupament de solucions avançades adaptades a les necessitats del mercat energètic. Això no només reforça la seva posició com a líder en tecnologia per a xarxes elèctriques, sinó que també obre noves oportunitats de mercat tant en l’àmbit nacional com internacional. Per Castellon, “veure com a poc a poc, les idees es van convertint en funcionalitats dels productes d’iGrid ha estat tot un repte. Un repte que ens ha permès aprendre a tots plegats i que ens ha deixat ganes de repetir l’experiència”, una afirmació que posa en valor l’èxit de la col·laboració.
En l’àmbit mediambiental, el projecte contribueix a la sostenibilitat gràcies a la seva capacitat per fomentar l’ús d’energies renovables, així com optimitzar la seva integració a les xarxes significa aprofitar millor els recursos naturals i reduir les emissions de carboni associades a la producció d’energia.
Fins i tot, des d’un punt de vista social, el projecte aporta solucions tecnològiques que poden garantir un accés més segur i estable a l’energia, un factor essencial per al desenvolupament socioeconòmic. A més, reforça el paper de la recerca i la innovació com a motors del progrés en un sector estratègic com és el de l’energia.
