Los retos de la energía en la industrialización

La energía ha ido siempre de la mano del desarrollo industrial a lo largo de la historia. De hecho, cada una de las Revoluciones Industriales se han caracterizado por un cambio en la forma de consumir energía.

En la primera revolución industrial, el carbón fue la fuente de energía usada para mover las nuevas máquinas de vapor. En la segunda revolución industrial, la electricidad y el petróleo, se abrieron paso para hacer frente a los cambios e innovaciones tecnológicas en la industria. Si bien la aparición de la electricidad fue decisiva, el petróleo creció hasta convertirse en la principal a mediados el siglo XX. La tercera revolución industrial, se puede decir que fue el inicio del uso y desarrollo de energías renovables en los procesos industriales. La toma de conciencia del uso desmedido de los recursos naturales, unido a los efectos nocivos de las emisiones de gases de efecto invernadero a la atmósfera plantea la necesidad de usar otras fuentes de energía e investigar el modo más rentable de emplearlas.

¿Existe algún tipo de energía que caracterice a la cuarta revolución industrial/Industria 4.0?

Un aspecto importante fue el valor añadido que aportaron las nuevas fuentes de energía a cada una de las trasformaciones de la industria en las primeras revoluciones industriales. Sin embargo, en la cuarta revolución industrial, no vemos que las energías sean muy diferentes a las de la tercera revolución industrial, sino una evolución de las tecnologías utilizadas para hacerlas más eficientes y sostenibles.

Las primeras locomotoras de vapor, del 100% de la energía química presente en el carbón que se quemaba en la caldera, sólo el 8% se transformaba en energía mecánica (movimiento de las ruedas). El resto de energía (energía térmica) se perdía en forma de calor, y no se aprovechaba. Un ejemplo de la evolución de la eficiencia lo tenemos en el sector de la automoción. Los motores de combustión interna (motor térmico) el aprovechamiento que hacen del contenido energético de los hidrocarburos está en torno al 30%-45% de la energías producida. Sin embargo, actualmente el rendimiento de los motores eléctricos puede llegar hasta el 75%.

Con lo que respecta a la Sostenibilidad, parece evidente que, si queremos que nuestras generaciones venideras tengan un planeta en las mejores condiciones y por largo tiempo, debemos descartar todas aquellas fuentes de energía causantes del efecto invernadero, y por tanto del calentamiento global y el cambio climático. Esto es lo que se conoce como el proceso de “Descarbonización” [1] . Gran reto si tenemos en cuenta que hoy en día se utilizan los combustibles fósiles como energía primaria en el mundo en una proporción muy superior al resto de energías, representando más del 80% del consumo mundial.

Actualmente, tenemos un variada parrilla de energías renovables: solar fotovoltaica, fusión nuclear, biomasa, eólica, mareomotriz, biocarburantes, hidrogeno, etc. Y aunque los avances tecnológicos han permitido que sean cada vez más eficiente y fáciles de aprovechar, todavía queda mucho camino por delante para que nos podamos olvidar definitivamente de los combustibles fósiles. Este es uno de los grandes retos para los investigadores e ingenieros de todo el mundo de manera que podamos conseguirlo en breve plazo.

¿Qué es lo que se puede hacer para mejorar el rendimiento de las fuentes de energía en los procesos industriales? Se habla mucho de cómo la industria 4.0 ayuda a monitorizar la eficiencia energética pero, ¿Quién optimiza el uso de la energía? ¿Cuál es la aportación de la industria 4.0 al sector de la energía y a la transición energética?

Cada uno de los habilitadores tecnológicos aportan algún valor en el desarrollo y de las nuevas formas de energía. Pero algunas, como las tecnologías de la información, el Big Data o la Inteligencia Artificial (IA), contribuyen de forma importante al desarrollo de modelos más sostenibles y eficientes de consumo y producción de energía, así como la conexión de esta información digital con el mundo físico mediante el IoT, a través de sensores e instrumentación especifica.

Podríamos decir que los principales retos de la energía en la industrialización de la cuarta revolución industrial serían:

• Ser capaces de conseguir energías 100% sostenibles y renovables, con el menor consumo y la mayor rentabilidad.
• Que maximicen los procesos industriales a través de un óptimo rendimiento energético (eficiencia energética), minimizando la degradación de las fuentes de energía.
• Integración digital a través de los habilitadores tecnológicos de la industria 4.0 como facilitadores del proceso.

A la pregunta que nos hacíamos al principio de si existía un tipo de fuente de energía asociada a la cuarta revolución industrial/Industria 4.0; la respuesta es, que realmente NO.

Sin embargo, podemos afirmar que en la cuarta revolución industrial, es la digitalización y transformación digital la que aporta valor añadido a las nuevas fuentes de energía; por tanto, la industria 4.0 debe ser la llave para la transición energética.

[1] La descarbonización es el proceso de reducción de emisiones de carbono, sobre todo de dióxido de carbono (CO₂), a la atmósfera.

Fuentes/referencias

[1] Procesos industriales y retos del sector de la energía

[2] La energía- Endesa Educa

[3] Cómo ha cambiado el consumo de energía desde el siglo XVIII

[4] La Transformación de la Energía

[5] La aportación de la industria 4.0 al sector de la energía y la transición energética

[6] Ventajas e inconvenientes del hidrógeno como combustible alternativo

[7] Distribución porcentual del consumo energético mundial - Statista

Francisco José Alferez Canales,

Miembro Grupo Industria Conectada 4.0 en ISA Sección Española

Presidente electo/Vocal de socios

E&CA Engineering Tools Manager – Tetra Pak

Págs. 18 a 19.