El mundo moderno depende de la provisión fluida de servicios vitales como la energía, transporte, telecomunicaciones comida, agua y salud. Pero los sistemas que sustentan estos sectores son cada vez más complejos e interdependientes, interactuando a escala global, lo que los hace susceptibles a fallas potencialmente catastróficas cuando se encuentran bajo estrés.

El reciente apagón en el Reino Unido es un buen ejemplo. Aunque relativamente breve, esta interrupción, causada por la falla simultánea de dos generadores, una planta de gas en Barford y el parque eólico marino de Hornsea dejaron sin electricidad a casi 1 millón de personas en Inglaterra y Gales y causaron una interrupción generalizada del tráfico.

En Sur America, 48 millones de personas se quedaron sin electricidad en junio después de que violentas tormentas destruyeran la red. En los EE.UU, la compañía de servicios públicos de California está recurriendo a apagones durante períodos de alto riesgo para prevenir incendios forestales después de la reciente pérdida de vidas, lo que sugiere que la infraestructura eléctrica envejecida fue la causa de los incendios forestales.

Suministro de energía para el futuro

Estos hechos ocurrieron en un contexto de cambios inevitables en el suministro de energía, que requieren cambios en la forma en que se supervisan y gestionan los sistemas. A principios de este año, el gobierno del Reino Unido anunció sus planes para una revolución en la energía eólica marina que tiene como objetivo proporcionar un tercio de toda la electricidad del Reino Unido para 2030.

Estos nuevos parques eólicos marinos consistirán en turbinas eólicas más grandes más mar adentro y generadores de 10-12 MW, y se convertirá en un contribuyente significativo a la combinación energética del Reino Unido. A través de este trato, La industria eólica marina planea casi cuadriplicar nuestra capacidad de generación de energía eólica de 7,9 gigavatios a al menos 30 GW para 2030.

El Reino Unido ya está a la vanguardia de la energía eólica marina, con más capacidad que cualquier otro país, algunos de los parques eólicos marinos más grandes y las turbinas más potentes. Todavía, como lo demostraron los acontecimientos recientes, perder solo dos generadores simultáneamente puede causar una interrupción significativa. Esto subraya cuánto requiere este desarrollo nuevas técnicas para la gestión de por vida, seguimiento y control de activos eólicos marinos. También muestra la necesidad de nuevas técnicas de "respuesta del lado de la demanda", es decir, formas de utilizar la electricidad de forma inteligente durante los períodos de alta demanda.

Los investigadores de una variedad de disciplinas tienen un papel importante que desempeñar para respaldar esta visión. Somos el líder académico del proyecto de integración de sistemas de energía y sistemas completos más grande del Reino Unido, llamado Reflex (Responsive Flexibility).

Esto busca explorar cómo podemos crear una resiliencia, Infraestructura energética sostenible y con bajas emisiones de carbono que respalda los servicios vitales de la sociedad. Para conectar la generación renovable en alta mar a la red continental, requerimos una costosa red de cables de alimentación submarinos. Por ejemplo, El proyecto NorthConnect de corriente continua de alto voltaje (HVDC) requirió una inversión de más de £ 1.2 mil millones para una sola instalación de cable de alimentación submarina. Claramente, el gasto de estos activos limita nuestra capacidad para tener en cuenta elementos que a menudo están presentes en las redes eléctricas, como instalar cables de respaldo en caso de que falle el enlace de alimentación principal.

Entonces, ¿cómo salvaguardamos nuestra infraestructura energética con tanto énfasis en la energía eólica marina? Creemos que la solución implicará una asociación entre personas, Inteligencia artificial y robótica. Necesitamos la robótica para mejorar nuestra capacidad de monitorear y mantener estos activos, lo que en el futuro se logrará a través de una autonomía persistente.

Operaciones submarinas

Esto significa que los robots se dejan in situ con la capacidad de monitorearse y mantenerse a sí mismos y a los parques eólicos marinos. Con niveles sin precedentes de datos de una variedad de fuentes, como sistemas de monitoreo estructural, sistemas de control de supervisión y adquisición de datos (SCADA), monitoreo ambiental y así sucesivamente, la necesidad de una IA avanzada para respaldar la toma de decisiones operativas críticas es vital.

En esta situación, los seres humanos simplemente se verían abrumados por el volumen de datos e información a su disposición. Pero las personas que trabajan en conjunto con robots y asistentes de inteligencia artificial serán una característica central de cómo gestionamos nuestra futura infraestructura marina durante esta transición a un suministro de energía dominado por la energía eólica.

Un ejemplo de cómo lo estamos haciendo se relaciona con nuestra investigación en un sonar de baja frecuencia inspirado en delfines para ayudar a los vehículos submarinos autónomos (AUV) a evaluar la integridad de la energía submarina. El AUV elimina la necesidad de desplegar buceadores humanos en este entorno peligroso, y el análisis de sonda de baja frecuencia proporciona mediciones críticas que complementan al asistente de IA en tierra, para que pueda pronosticar con precisión el estado del cable de alimentación.

En el futuro, prevemos una amplia integración de las estaciones de acoplamiento submarinas, así como de los centros de mando y control flotantes, donde la seguridad de nuestra infraestructura de turbinas eólicas submarinas y de superficie se mantiene mediante el patrullaje de plataformas robóticas capaces de inspección y reparación.

La inteligencia artificial y la robótica han avanzado significativamente en los últimos años y, en colaboración con operadores humanos, pueden permitirnos ser más receptivos para que podamos adaptarnos a eventos raros como condiciones climáticas extremas o la amenaza de sabotaje o interferencia en cables submarinos. El desafío estará en cómo gestionamos de forma inteligente estos activos remotos para mantener los costes bajos y las luces encendidas.

Este artículo se vuelve a publicar de The Conversation bajo una licencia Creative Commons. Lea el artículo original.