La crisis energética de Sudáfrica tiene muchas dimensiones, desde lo político y económico hasta lo técnico y ambiental. Recientemente, la compañía eléctrica del país, Eskom, ha estado generando solo alrededor del 60% de su capacidad y ha tenido que restringir el uso para evitar un apagón regional.

El nuevo director ejecutivo de Eskom ha afirmado la importancia de la gestión de la demanda para manejar la crisis. Pero su enfoque de simplemente "subsidiar las bombillas de bajo consumo" no será suficiente. El país necesita intervenciones drásticas, y los elementos de la cuarta revolución industrial están disponibles para hacerlo posible. Estos son:conectividad inalámbrica, el internet de las cosas, análisis de big data, aprendizaje automático, inteligencia artificial y control centralizado inteligente.

Uno de los mayores consumidores de energía en Sudáfrica es el calentador de agua eléctrico, o "géiser". Se estima que los 5,4 millones de calentadores de agua eléctricos en los hogares y edificios públicos de Sudáfrica utilizan alrededor de 40 GWh de energía por día. drenando más de 4 GW, 12% de la capacidad operativa de la red eléctrica en horas punta.

Lo que suele pasarse por alto es que estos calentadores de agua son perfectos para almacenar energía térmica. Absorben energía eléctrica al calentar agua, y descargar energía térmica más tarde cuando se utiliza el agua caliente, con poca pérdida en el medio. Esto los hace muy adecuados para aplanar los picos de demanda matutinos y vespertinos de la red. Encenderlos de manera centralizada durante las horas de menor actividad distribuiría la demanda de electricidad de manera más uniforme a lo largo del día.

Sin embargo, los beneficios de programar calefactores no terminan ahí. Nuestra investigación ha demostrado que la energía que consumen, y las emisiones resultantes, también se puede reducir significativamente aplicando una programación óptima; consulte también nuestra útil calculadora en línea.

Dos cuestiones espinosas compiten con la gestión de la demanda y la energía en el calentamiento de agua. Uno es la satisfacción del cliente. El calentador de agua con mayor eficiencia energética y demanda óptima es el que nunca se enciende, pero ¿quién quiere una ducha fría?

El otro es la seguridad del cliente. Un calentador de agua que funciona a baja temperatura puede promover el crecimiento de bacterias dañinas. Hemos detectado potencialmente letales Legionella bacterias en calentadores de agua y tuberías aguas abajo, e incluso en calentadores que se ajustan a altas temperaturas.

Lo que hay que hacer

La mayor parte del apagado de los calentadores de agua, llamado "control de ondulación, "se ha utilizado para hacer la gestión de la demanda durante décadas. Pero este enfoque unidireccional no es suficiente para garantizar el ahorro de energía, y podría dar lugar a usuarios insatisfechos.

El problema puede superarse utilizando las herramientas de la cuarta revolución industrial. Pueden reducir la cantidad de energía que utilizan los clientes para calentar el agua, y por lo tanto la carga agregada en la red, sin sacrificar la satisfacción del usuario ni fomentar la enfermedad. Lo hemos demostrado en nuestro artículo recientemente publicado sobre comodidad, carga máxima y energía.

Se requiere una red de calentadores de agua inteligentes para obtener todos los beneficios de programar calentadores de agua. Estos miden e informan el uso de agua y energía, controlar de forma remota el programa de calefacción y la temperatura de cada calentador de agua y puede aprender los patrones de comportamiento del usuario.

Los calentadores de agua individuales podrían encenderse y apagarse de forma centralizada en momentos que distribuirían la demanda de electricidad de manera más uniforme a lo largo del día y garantizarían un ahorro energético óptimo para todos. Desarrollamos y usamos dicha red en nuestra investigación y demostramos la eficacia de dicha solución.

Al introducir un control de programación de temperatura óptimo individualizado, Demostramos que los ahorros de energía que oscilan entre el 8% y el 18% son realistas. Esto es sin tener en cuenta los ahorros adicionales que resultarán porque el uso no intencional de agua caliente será a temperaturas más bajas.

También excluye los ahorros logrados a través de información de medidores inteligentes de alta resolución que conducen a cambios de comportamiento. Teniendo en cuenta estos extras, observamos un ahorro energético del 29%, aunque en una pequeña muestra.

El efecto dominó

Esta tecnología tiene el potencial de frenar el costoso hábito del diesel en Sudáfrica, Reducir la huella de CO₂ del país y reducir el umbral de activación de apagones continuos en al menos 2 GW.

También, con la creciente introducción y dependencia de energía solar y eólica impredecibles, una red de calentadores de agua inteligentes tolerantes a los retrasos podría ayudar a estabilizar la red.

Es probable que las aseguradoras actúen como intermediarias entre el usuario y la empresa de servicios públicos. ya que los calentadores de agua inteligentes limitan el daño que resulta de fallas mecánicas. Con miles de calentadores bajo su control, luego podrían vender la gestión de la demanda a gran escala como un servicio a la empresa de servicios públicos en apuros, al mismo tiempo que brinda un servicio de valor agregado a los clientes. Y lo que es más, La modernización de los calentadores de agua existentes creará puestos de trabajo para los instaladores y estimulará la fabricación local. Dado el impacto multidimensional de los apagones, Todos los calentadores de agua nuevos deben ser inteligentes desde el principio.

Este artículo se ha vuelto a publicar de The Conversation con una licencia de Creative Commons. Lea el artículo original.