El estudio explora la intersección de los Gemelos Digitales y la Computación en el Borde dentro del contexto de las redes inteligentes en el sector eléctrico en la UE, centrándose en entornos de redes de voltaje medio y bajo. Su objetivo es mejorar la visibilidad para la monitorización y gestión avanzadas de la red, integrando el borde de la red a través de gemelos digitales para monitorización en tiempo real, métodos avanzados de gestión de la red y la participación de los consumidores mientras se aumenta la capacidad de las redes. Se discute la relevancia de la tecnología de Gemelos Digitales para el sector eléctrico, incluyendo casos de uso como la monitorización en tiempo real de la producción, predicción de desempeño, interacción humano-robot para la monitorización de activos, monitorización basada en drones, optimización de la gestión de activos y planificación de la producción. Las aplicaciones de los Gemelos Digitales incluyen mantenimiento predictivo, detección de fallos, diagnósticos, monitorización del estado, predicción de desempeño de equipos y pruebas virtuales. La evolución del Internet de las Cosas (IoT) ha llevado a la generación de datos en el borde de la red, especialmente en las redes de distribución de baja tensión, donde la computación en el borde puede gestionar eficientemente los requisitos de medición inteligente y el procesamiento de datos en el lugar. La integración de Gemelos Digitales en el borde de la red se posiciona como un habilitador clave para desarrollar un ecosistema energético más eficiente con modelos de negocio en evolución, fomentando casos de uso empresariales intersectoriales e interoperabilidad de datos entre diferentes sectores. Se destacan desafíos, como la madurez técnica, la falta de herramientas de implementación, escasez de habilidades digitales, problemas regulatorios, privacidad de datos y preocupaciones de seguridad. 

Las oportunidades de crecimiento futuro residen en la escalabilidad, modelos federados de Gemelos Digitales, vinculación al Espacio Europeo de Datos y determinación de datos útiles para la recopilación. Se discute el papel de los Gemelos Digitales y la Computación en el Borde en el contexto de las redes inteligentes energéticas y sistemas de energía distribuida. Se resaltan los objetivos estratégicos de la UE y los esfuerzos de investigación en la creación de un gemelo digital de la red eléctrica, permitiendo monitorización dinámica, planificación de la red, operación segura, pronósticos y análisis de escenarios. El objetivo principal es mejorar la visibilidad del desempeño de la red para permitir una monitorización y gestión avanzadas de la red, especialmente en redes de voltaje medio y bajo. Se presenta la computación en el borde como una solución para gestionar datos heterogéneos con requisitos de baja latencia, ancho de banda mejorado y necesidades de calidad de servicio (QoS) que son cada vez más importantes en las redes de distribución de baja tensión debido a la electrificación masiva y requisitos de controlabilidad. El informe también explora los conceptos en evolución y los beneficios potenciales de los Gemelos Digitales impulsados por el borde, como los gemelos digitales federados que recopilan y analizan información de diversos dominios, edificios inteligentes como proveedores de flexibilidad y modelos impulsados por comunidades de energía local. Además, se discuten los mercados de análisis de IA en energía como un medio para probar varias técnicas de análisis y facilitar el desarrollo de aplicaciones centradas en análisis proactivos. Además, el informe resalta los desafíos y oportunidades asociados con la computación en el borde y los Gemelos Digitales en el sector de la energía distribuida, incluyendo desafíos técnicos y de escalabilidad, esfuerzos continuos de investigación e innovación y el desarrollo de estándares. Se enfatiza el potencial de los gemelos digitales para convertirse en un factor de cambio para el sector energético en transición, permitiendo simulaciones, evaluaciones de impacto e inversiones anticipadas para desbloquear la integración tecnológica a gran escala. Del mismo modo, se abordan las posibles aplicaciones y beneficios del uso de gemelos digitales impulsados por IA en sistemas de energía distribuida. Destaca el papel de los gemelos digitales en la habilitación de un mantenimiento predictivo avanzado, la integración de la red de recursos energéticos distribuidos, la optimización de la respuesta a la demanda, el desarrollo de microrredes, el pronóstico de energías renovables, la optimización del almacenamiento de energía, el comercio de energía de igual a igual, la mejora de la eficiencia energética y la toma de decisiones basada en datos. Además, enfatiza la importancia de los gemelos digitales en facilitar el cumplimiento normativo y la evaluación del impacto ambiental dentro del sector energético. El documento resalta la capacidad de los gemelos digitales para proporcionar datos y análisis en tiempo real, simular escenarios operativos y apoyar estrategias de cumplimiento proactivo. Además, destaca el papel complementario de la IA en el procesamiento de grandes cantidades de datos, la detección de patrones y la predicción de posibles riesgos de cumplimiento, ayudando así a navegar por el complejo panorama normativo de la industria energética.

Los gemelos digitales, combinados con IA y computación en el borde, ofrecen oportunidades significativas para optimizar sistemas energéticos, mejorar el cumplimiento normativo y reducir las huellas de carbono. La IA puede analizar datos para prever cambios normativos, guiando a los proveedores de energía en la adherencia a estándares en evolución. Los gemelos digitales proporcionan capacidades de monitorización, simulación y control en tiempo real, permitiendo la gestión precisa de flujos de energía y optimizando el desempeño del sistema. En sistemas de energía distribuida, la computación en el borde, la IA y los gemelos digitales trabajan juntos para mejorar la eficiencia, reducir el desperdicio de energía y contribuir a los objetivos de sostenibilidad. La monitorización en tiempo real, la programación inteligente y el mantenimiento proactivo facilitados por estas tecnologías resultan en una red energética más receptiva y eficiente, alineando la eficiencia operativa con la responsabilidad ambiental. Los gemelos digitales dependen de una infraestructura de datos sólida, que incluye la recopilación eficiente de datos, almacenamiento seguro y sistemas avanzados de gestión de datos. La calidad de los datos es influye en representaciones precisas de sistemas físicos, permitiendo la toma de decisiones informadas, la optimización de procesos y la anticipación de desafíos futuros. Sin embargo, gestionar datos a gran escala en sistemas energéticos presenta desafíos debido a los grandes volúmenes generados y la necesidad de integración y sincronización significativas, especialmente para el procesamiento en tiempo real. Asegurar la precisión de los modelos de gemelos digitales es fundamental, dado que las discrepancias entre el modelo y el sistema real pueden conducir a decisiones subóptimas e ineficiencias. Áreas clave donde los gemelos digitales pueden tener un impacto significativo incluyen la optimización de la producción de energía, los servicios de respuesta a la demanda y la integración de generación flexible. En estas áreas, los gemelos digitales simulan escenarios, pronostican la demanda y evalúan el impacto de la integración de nuevas fuentes de energía, asegurando la estabilidad de la red y habilitando la integración de fuentes de energía renovable. Abordar estos desafíos requiere un enfoque multifacético que involucre análisis avanzado de datos, algoritmos de aprendizaje automático y refinamiento continuo de modelos para mantener la precisión y efectividad de los modelos de gemelos digitales en sistemas energéticos.

El documento plantea diferentes aplicaciones de la inteligencia artificial (IA) y los gemelos digitales en el sector energético. Cubre el mantenimiento predictivo mediante algoritmos de IA para detectar fallas y minimizar el tiempo de inactividad. Los gemelos digitales crean representaciones virtuales de sistemas energéticos como plantas de energía y redes, permitiendo análisis predictivos, planificación de escenarios y optimización. La IA asiste en el mantenimiento predictivo al analizar datos de sensores para predecir necesidades de mantenimiento, optimizar el consumo energético, distribución, asignación de recursos y pronóstico de producción de energía renovable. Asimismo, mejora la resiliencia de la cadena de suministro, la eficiencia y los sistemas energéticos autónomos mediante IA en el borde para la toma de decisiones en tiempo real. El documento destaca el papel de los espacios de datos en la interacción con gemelos digitales a través de la sincronización de datos en tiempo real, permitiendo un mejor soporte decisional, simulación y análisis predictivo. Discute la integración de gemelos digitales con interfaces hombre-máquina, control basado en datos y gestión del ciclo de vida. También proporciona casos de uso como FinSESCo, una plataforma fintech para sistemas de energía sostenible, y GIFT, un proyecto para la descarbonización de mezclas energéticas en islas europeas a través de un sistema de energía virtual, sistemas de gestión energética, mejoras en la predicción de oferta-demanda y sistemas de almacenamiento innovadores. La solución EMS de ferry dentro de GIFT optimiza el consumo de energía y la carga de ferris eléctricos, integrándose con el sistema de energía virtual y proporcionando servicios de flexibilidad a la red. En un mismo sentido, el documento menciona diferentes proyectos de la UE destinados a mejorar la eficiencia energética, optimizar fuentes de energía renovable y habilitar sistemas de respuesta a la demanda mediante el uso de tecnologías de Internet de las cosas (IoT), inteligencia artificial (IA) y gemelos digitales. El proyecto GIFT desarrolló prototipos de plantas de energía virtuales, sistemas de gestión energética para diversas instalaciones, una plataforma SIG para visualizar datos energéticos y sistemas de almacenamiento innovadores. El proyecto RIOT-ES se centró en maximizar la eficiencia energética y el desempeño en sistemas IoT, desarrollando servicios para detección y conteo de vehículos en escenarios de estacionamiento inteligente. El proyecto BD4NRG creó una plataforma de gemelos digitales para monitorear y mejorar la calidad ambiental interior, la eficiencia energética y la integración de redes inteligentes en edificios y conjuntos de edificios. También desarrolló una solución para optimizar fuentes de energía renovable distribuidas utilizando IA, gemelos digitales y análisis inteligentes. El proyecto Eddie exploró el uso de gemelos digitales para permitir a los prosumidores residenciales participar en mercados de flexibilidad en tiempo real, aprovechando sus datos de energía y flexibilidad para contribuir a varios mercados de flexibilidad y mitigar precios máximos y congestiones en la red. En general, estos proyectos demuestran el potencial de las tecnologías de IoT, IA y gemelos digitales para revolucionar la gestión energética, optimizar fuentes de energía renovable, mejorar la calidad ambiental interior y habilitar sistemas de respuesta a la demanda y mercados de flexibilidad energética.

En definitiva, el estudio integra las posibilidades y beneficios que surgen de la intersección entre los Gemelos Digitales y la Computación en el Borde en el ámbito de las redes inteligentes del sector eléctrico en la Unión Europea. Se destaca la importancia de esta convergencia para mejorar la monitorización, gestión y capacidad de las redes, especialmente en entornos de voltaje medio y bajo. Los casos de uso presentados, como la monitorización en tiempo real, la optimización del desempeño y la participación de los consumidores, subrayan la relevancia y aplicabilidad de los Gemelos Digitales y la IA en la transformación de la industria energética. Además, se resaltan los desafíos y oportunidades que enfrenta esta integración, desde cuestiones técnicas hasta consideraciones regulatorias y de seguridad. Los proyectos de la UE mencionados ejemplifican el potencial y la diversidad de aplicaciones que estas tecnologías ofrecen, desde la eficiencia energética hasta la participación de los consumidores en mercados energéticos flexibles. En conjunto, el estudio pone de relieve el camino hacia una infraestructura energética más eficiente, adaptable y sostenible gracias a la sinergia entre Gemelos Digitales, IA y Computación en el Borde