La digitalización de la industria desde la perspectiva de la energía

La digitalización de la industria desde la perspectiva de la energía

La revolución digital - Ficha de 2 páginas del Centro Comúnde Investigación

La revolución digital

La digitalizaciónes el uso innovador de las tecnologías de la información y las comunicaciones, en particular el despliegue a gran escala de dispositivos y sensores inteligentes, que a menudo implica la recopilación y el análisis de grandes datos. Estas y otras tecnologías relevantes (como las plataformas en línea, la computación en la nube, el Internet industrial de las cosas, los gemelos digitales, la impresión en 3D, los robots, la inteligencia artificial y la cadena de bloques) son elementos de la fabricación avanzada, o fabricación inteligente integrada, la cuarta revolución industrial.

La digitalización ofrece oportunidades para el empleo altamente cualificado y la innovación, la integración de las energías renovables y la reducción de los costes operativos. Optimiza las operaciones y la planificación industrial, conecta a los productores y usuarios de energía y facilita nuevos modelos de negocio basados en la economía circular, el intercambio y el arrendamiento.

De este modo, la digitalización contribuye a cambiar el diseño del mercado de la energía, impulsa el desarrollo de ciudades, fábricas, comunidades y edificios inteligentes, y hace que la calefacción y la refrigeración urbanas sean más baratas y eficientes. En toda la economía, las estrategias están pasando de utilizar la digitalización simplemente para reducir costes e impulsar la producción, a desarrollar flujos de ingresos a partir de nuevos servicios y personalización.

Una digitalización beneficiosa

La digitalización aumenta la eficiencia en todos los sectores de la industria, incluidos los que consumen mucha energía, y en cada paso del diseño y la producción de productos y procesos:

• Casi todo se diseña con programas informáticos, desde los edificios hasta los teléfonos móviles o los envases. El uso de las tecnologías digitales para diseñar productos que se puedan reutilizar, compartir, reutilizar y reciclar puede convertirse en la norma.
• La inteligencia artificial y los controles inteligentes pueden aumentar el ritmo y la autonomía de la experimentación, abaratando la investigación y el desarrollo y reduciendo la gran cantidad de energía utilizada para la ventilación.
• Los gemelos digitales y el análisis de datos optimizan continuamente los procesos de fabricación en cuanto a eficiencia y seguridad, identifican las oportunidades de ahorro y permiten el mantenimiento predictivo.
• Los beneficios de los robots (especialmente en la fabricación de automóviles y productos electrónicos) y la impresión 3D (en el sector aeroespacial, los equipos médicos y el transporte) incluyen una mayor precisión y una reducción de los residuos.
• La Internet de los objetos permite una mayor trazabilidad de los materiales y productos (incluso al final de su vida útil), y aumenta las tasas de utilización de los bienes de consumo, los vehículos y las infraestructuras físicas. Se prevé que el número de dispositivos conectados en todo el mundo crezca de 15 000 millones en 2015 a 75 000 millones en 2025 (Statista en IRENA, 2019).
• Blockchain puede utilizarse para reducir los costes operativos; mejorar la seguridad o la eficiencia de las transacciones; demostrar la propiedad; el origen o la autenticidad; evitar el fraude y la falsificación; o ejecutar automáticamente los contratos. Los retos son la integración con otras tecnologías digitales, el coste de la migración y la interoperabilidad.
• Las tecnologías digitales mejoran la entrega optimizando los envíos, las rutas y los sistemas de tráfico. También existe el potencial de la fabricación distribuida para reducir las distancias a lo largo de las cadenas de suministro de productos.

Las tecnologías digitales y los nuevos servicios que permiten requieren energía para funcionar. Y en la medida en que la digitalización mejora la eficiencia en el uso de la energía, también puede animar a la industria a usar más de ella. En conjunto, hay pruebas significativas de que las ganancias de eficiencia energética derivadas de la aplicación de controles de procesos digitales avanzados pueden producir ahorros significativos a un coste neto escaso o nulo (AIE, 2017). Sin embargo, dada la incertidumbre en el efecto neto potencial, los enfoques de previsión son apropiados. En toda la economía, se estima que el cambio hacia productos y servicios inteligentes (automatización) dará lugar a un ahorro energético adicional en 2050 del 5% en un escenario "Eficiente" y del -11% (es decir, pérdida de ahorro energético) en un escenario "Ineficiente" (Fraunhofer ISI, 2019).

Los ahorros potenciales varían según el tipo de actividad, los sistemas de gestión, la cultura y el grado de integración de la cadena de suministro. Muchas instalaciones industriales podrán identificar inversiones alternativas que pueden ahorrar más energía que la digitalización, tomada de forma aislada. Sin embargo, hay que tener en cuenta importantes sinergias: las tecnologías digitales facilitan otras medidas de eficiencia energética y, a su vez, resultan aún más beneficiosas una vez que se ha mejorado la eficiencia energética. También hay que tener en cuenta otra serie de beneficios, como la reducción (y menor volatilidad) de los costes de explotación, la disminución de los tiempos de inactividad y la mejora de la calidad del producto.

Por ejemplo, el montaje de turbinas eólicas puede optimizarse mediante la trazabilidad de los datos. Basándose en los procesos establecidos en la fabricación de camiones, SiemensGamesa Renewable Energy ha implantado un sistema "justo en secuencia" para minimizar los fallos de producción, y transportadores modulares autopropulsados controlados a distancia para trasladar las piezas terminadas desde la línea de montaje a buques especializados de carga rodada.

La digitalización en la industria también puede ayudar a mantener la estabilidad y fiabilidad de la red. El uso del Internet de las Cosas para conectar, agregar y controlar las cargas puede permitir a la industria participar en los mercados de regulación de la frecuencia y proporcionar servicios de equilibrio a la red. La respuesta a la demanda ya existe en Finlandia, Francia y otros países. Con el tiempo, esto debería estimular el desarrollo de sistemas energéticos inteligentes que conecten los grupos industriales con la generación de energía, los edificios residenciales y la calefacción y refrigeración urbanas.

Otro beneficio importante es que la digitalización promueve la electrificación de los procesos y, por tanto, la integración de una mayor proporción de energías renovables. También hay que tener en cuenta los beneficios sociales más amplios, como la mejora de la calidad del aire.

¿Qué hay que hacer?

El principio de "la eficiencia energética es lo primero" debe aplicarse en todas las fases de diseño y despliegue, y cualquier efecto de rebote que surja debe ser cuidadosamente supervisado. Sobre esta base, las políticas deberían fomentar una amplia adopción de tecnologías digitales y permitir la participación en la respuesta a la demanda.

El nivel de digitalización y la adopción de tecnologías varía considerablemente según los Estados miembros, las regiones y el tamaño de las empresas. Lainversión pública puede ser necesaria para solucionar este problema, así como la extensión de la banda ancha fija y móvil de alta capacidad a las regiones menos pobladas y remotas.

Aunque Europa se encuentra en una buena posición en cuanto a la calidad de la investigación y el número de empresas de nueva creación, está por detrás de Japón, Corea y Estados Unidos en el número de patentes de Inteligencia Artificial presentadas o concedidas cada año (OCDE en González Vázquez, 2019). Además, las tecnologías digitales para los procesos industriales deben ser absolutamente fiables y esto exige ingenieros de software altamente cualificados y pruebas exhaustivas. La financiación de la investigación y el desarrollo debe incrementarse, incluso para los nuevos modelos de negocio, y las actividades de normalización e interoperabilidad deben intensificarse.

La digitalización aporta beneficios económicos a través de una mayor productividad y nuevos puestos de trabajo en la fabricación avanzada y los servicios de apoyo. Sin embargo, su despliegue requiere una cuidadosa consideración del impacto en los puestos de trabajo existentes, en particular los que implican tareas físicas predecibles, rutinarias y repetitivas. Alrededor del 15% del empleo en la UE se encuentra en la industria, una proporción que se mantuvo estable entre 2016 y 2018 (Eurostat, 2019).

Aunque la digitalización afecta a la estructura general del empleo, también entran en juego muchos otros factores, como la urbanización, la desindustrialización y las instituciones del mercado laboral. Hasta la fecha, el efecto neto del cambio tecnológico sobre el empleo parece ser neutro o incluso positivo, una vez que se han tenido en cuenta los procesos de ajuste entre empresas y sectores (González Vázquez, 2019). Sin embargo, es posible que la digitalización sea diferente y, sea cual sea el efecto neto, afectará a millones de puestos de trabajo, por lo que sería prudente una vigilancia y previsión tecnológica continuada.

¿Qué se está haciendo ya?

El paquete "Energía limpia para todos los europeos" y la Directiva revisada sobre la eficiencia energética de los edificios contenían pasos importantes en la dirección correcta, y la digitalización desempeña ahora un papel destacado en el diseño del mercado de la electricidad y la descarbonización de los edificios. El "Green Deal" europeo está dando un nuevo impulso a esta labor, con la doble transición climática y digital en el centro.

Europa ya ha invertido mil millones de euros en proyectos piloto a gran escala de plataformas industriales digitales a través de Horizonte 2020, aumentando la cooperación entre las cadenas de valor y los Estados miembros. Las principales oportunidades de financiación en el próximo marco financiero plurianual son el programa InvestEU, Horizonte Europa, Europa Digital, el Mecanismo "Conectar Europa" y los Fondos Estructurales y de Inversión.

Un ejemplo de iniciativa en este ámbito es la Plataforma de Especialización Inteligente para la modernización industrial, que combina la especialización inteligente y la cooperación interregional para impulsar la competitividad industrial y la innovación. Se anima a todas las regiones de la UE con sus clusters y socios industriales a participar y cualquier región o grupo de regiones de la UE puede proponer una asociación en una nueva área temática. Los Centros de Innovación Digital actúan como ventanilla única ofreciendo a las empresas acceso a conocimientos, métodos y software, plataformas tecnológicas e instalaciones de ensayo.

En el ámbito normativo, un ejemplo es el Comité Europeo de Normalización-Comité Europeo de Normalización Electrotécnica (CEN-CENELEC), que ha venido desarrollando normas para las redes de electricidad y telecomunicaciones, los sistemas de gestión de la energía, los formatos de datos para la facturación electrónica y las competencias digitales.

Conclusión

Laindustria europea se está embarcando en una doble transición climática y digital, y existen importantes sinergias entre ambas, en particular el potencial de ahorro energético y la descarbonización. La digitalización también tiene el potencial de alterar el mercado de trabajo y los modelos de empleo. Sin embargo, las nuevas políticas basadas en una comprensión holística de los sectores energético y digital mitigarían estos efectos secundarios y maximizarían los beneficios.

Los comentarios y sugerencias son bienvenidos y pueden enviarse a Lorcan Lyons: lorcan.lyons(at)ec.europa.eu.