Julio, 2018Redacción: Mariana Pernas

Soluciones con agenda verde

By INTAL Admin Julio, 2018
Home  /  Ideas de Integración  /  Soluciones con agenda verde
Redactor: Mariana Pernas
Categorías:
  Ideas de Integración n263

Imprimir este artículo

Cómo se usan distintas tecnologías para estudiar, mejorar y proteger el medioambiente: una selección de casos que abarcan desde soluciones satelitales hasta inteligencia artificial.

Desde distintos enfoques y tecnologías, que abarcan desde la ingeniería aeroespacial, las telecomunicaciones y el uso de sensores, hasta desarrollos de de Inteligencia Artificial, Internet de las Cosas, Big Data y blockchain, a nivel global se están desarrollando numerosas aplicaciones que apuntan a encontrar soluciones para los desafíos del cambio climático y la conservación ambiental. Aquí, una breve selección de casos.

Satélite ambiental

La combinación de tecnologías aeroespaciales, de sensado, comunicaciones y análisis de datos puede utilizarse para estudiar el medioambiente. Tal es el caso del proyecto Irazú, el primer satélite que lanzó Costa Rica, en abril pasado, y cuya misión consiste en monitorear en tiempo real el crecimiento diario de los árboles y la fijación de carbono en los bosques del país. La iniciativa, a cargo del Tecnológico de Costa Rica -universidad fundada en 1971- y la Asociación Centroamericana de Aeronáutica y del Espacio (ACAE), implicó el diseño, construcción, lanzamiento y operación de un nanosatélite (tecnología llamada Cubesat), y el desarrollo de un dispositivo basado en sensores que envía información a través de Internet.

¨El objetivo fue darle una misión científica a un proyecto académico, como suelen ser los Cubesat. Elegimos un tema de impacto global, como es la conservación y el estudio del medioambiente, a través del conocimiento científico de nuestro recurso más importante: los bosques. Y además, porque Costa Rica se ha propuesto ser un país carbono neutral en el año 2021¨, explica Julio César Calvo Alvarado, rector del Tecnológico. ¨Para ello, diseñamos un dispositivo electrónico y automatizado que mide la captación de carbono de manera más precisa, directa, sencilla y económica que los métodos tradicionales¨, completa.

Los sensores de la solución están colocados en una muestra representativa de árboles de la especie Gmelina arborea ubicada en una parcela experimental. Cuando el satélite pasa cada día por ese sitio, se conecta de manera automática a la antena de un agregador inalámbrico para capturar la información que tomaron los sensores de los árboles; luego de guardarla, la envía a la estación terrena del satélite, que funciona en la sede Cartago del Instituto Tecnológico. Allí, los datos se bajan, se traducen a biomasa y fijación de carbono, y se ponen en disponibilidad para que sean analizados por especialistas. ¨Logramos demostrar que un pequeño satélite tiene la capacidad de realizar estas operaciones en una misión de envergadura¨, explica Calvo Alvarado. Con respecto al dispositivo que mide de manera no invasiva el crecimiento del diámetro del tronco de los árboles, ¨estamos en un proceso de obtención de propiedad intelectual: creemos que revoluciona la manera en que evaluamos los bosques¨.

Sobre las metas del proyecto, agrega: ¨Hay muchos sitios en el Trópico donde hay bosques naturales que están creciendo y queremos demostrar cuánto carbono están fijando, porque es un servicio ecosistémico. Podemos dar una medición diaria de la cantidad de carbono que se está fijando. Esa información, cruzada con los datos sobre las variaciones de temperatura, precipitaciones y humedad del suelo, por ejemplo, permite brindar una mejor comprensión sobre qué aspectos del clima pueden estar afectando la fijación del carbono¨.

Los siguientes pasos apuntan a continuar aplicando soluciones satelitales para la conservación ambiental. Actualmente -según cuenta Adolfo Chaves Jiménez, coordinador del Laboratorio de Sistemas Espaciales del Tecnológico de Costa Rica-, junto con la Universidad George Washington, se está desarrollando una tecnología similar. Esta iniciativa, que implica la construcción de un satélite de mayor tamaño que será lanzado a finales de 2019, tiene por objetivo monitorear diariamente el estado y los cambios de nivel de agua de los humedales del Parque Nacional Palo Verde, en Costa Rica, una variable de alto impacto sobre la fauna del área. ¨Es un escalamiento del proyecto Irazú, que permitió demostrar las capacidades nacionales para planificar, construir y operar un microsatélite -indica Chaves Jimenez-. También se demostró que a través de pequeñas misiones aeroespaciales de este tipo podemos ayudar a resolver problemas ambientales.”

Las cosas en movimiento

Internet de las Cosas (IoT) es, quizá, una de las tecnologías más difundidas a partir de sus aplicaciones destinadas a mejorar la eficiencia del consumo de energía y otros recursos. ¨IoT es parte de algo más grande que se llama digitalización, que permite obtener información del mundo físico para poder tomar decisiones y actuar sobre el ambiente -advierte Germán Gatica, Product Manager de la consultora de informática y comunicaciones Logicalis-. Respecto a su aplicación para mejorar el medioambiente, no debemos olvidar que todas las tecnologías digitales también consumen energía, como redes de comunicación, servidores y capacidad de procesamiento y de cómputo; y que esa información luego se consume en dispositivos, como computadoras y teléfonos inteligentes. Como estas soluciones también consumen recursos y energía, es clave tener un equilibrio al momento de implementarlas.¨

“Sin embargo, se ha avanzado mucho en el desarrollo de baterías más durables, sensores con menor consumo y redes de comunicación que usan protocolos de muy baja potencia planteadas para trabajar con IoT, lo que permite pensar en escenarios de implementación con un manejo de energía más eficiente¨, completa Gatica.

Una visión similar tiene Adrián Lasso, vicepresidente y Chief Innovation Officer de la firma de consultoría y software Baufest. ¨La IoT y la sensorización permiten comprender qué está ocurriendo con el estado de muchas cosas, no sólo del planeta, sino también respecto al empleo de energía en distintos ámbitos, como el hogar y las empresas -dice-. La tecnología de IoT suele estar ligada a big data, IA y machine learning, porque el procesamiento y análisis de la información que capturan los sensores es un soporte clave para la toma de decisiones o la actuación automatizada.¨

Actualmente, Logicalis tiene dos proyectos de IoT en la región: un sistema de riego automatizado en la Zona Franca de Uruguay (que brinda mayor eficiencia en el manejo del agua) y el mantenimiento de las alcantarillas en la municipalidad de San Pablo, en Brasil, con el propósito de mejorar el servicio de recolección de residuos en esa ciudad.

El primer proyecto controla de manera automatizada la salida del agua para riego luego de haber sensado la humedad del suelo, del vegetal y las condiciones de ese ambiente, lo que permite saber y aplicar sólo la cantidad exacta de recursos hídricos que se requieren. A través de esta solución, que se puede aplicar en agricultura o jardines decorativos, los sensores se conectan a Internet y se envía la información a una plataforma alojada en la nube; este software utiliza algoritmos de data analytics que procesan y transforman los datos en información útil, y envía las instrucciones para habilitar el sistema de riego.

La solución que funciona en San Pablo consiste en monitorear con sensores la cantidad de basura acumulada en las alcantarillas de la ciudad. A partir de esa información, que varía diariamente, se elabora la ruta de trabajo más eficiente para el proveedor del servicio público de limpieza. ¨Estos servicios de optimización de rutas reducen el uso de combustible y asignan prioridades en las tareas de limpieza de acuerdo con distintas variables, como el pronóstico climático y el nivel de llenado en las alcantarillas¨, ejemplifica Gatica.

Baufest, por su parte, desarrolló una plataforma digital de monitoreo y gestión de eficiencia energética para Qmax, una empresa que fabrica dispositivos electrónicos -baterías, inversores, reguladores y cableado- para la generación y consumo de energías renovables. La solución, basada en IoT y alojada en la nube, digitaliza los equipos que se ocupan de recoger, almacenar y transformar la energía solar o eólica para que pueda ser utilizada como electricidad en los hogares e industrias. Mediante su digitalización, estos dispositivos -ubicados en plantas de producción de energía, hogares o dispersos en el campo- se conectan a Internet y envían información sobre más de 30 variables (voltaje, consumo, nivel de carga de las baterías) a la plataforma, donde es procesada por algoritmos de machine learning; a su vez, los dispositivos pueden en forma remota dar instrucciones para realizar acciones destinadas a regular la energía. ¨Trabajamos también en la elaboración de modelos de diagnóstico, consumo de energía de los usuarios y predicción de fallas del equipo, para lo que usamos algoritmos de IA y machine learning¨, destaca Lasso. ¨La explotación de esta información permite mejorar la gestión del sistema de energía.”

Tierra de algoritmos

A finales del año pasado, la empresa de software Microsoft lanzó la iniciativa ¨AI for Earth¨, a través de la cual anunció que destinará U$S 50 millones y facilitará el acceso y capacitación a herramientas de IA para organizaciones y emprendimientos que desarrollan programas de conservación ambiental. Hasta el momento, la firma otorgó más de 35 becas y subsidios a iniciativas de diez países. ¨En Microsoft, hemos estado trabajando en la intersección de la IA y la ciencia ambiental durante más de una década. Vimos que este era el momento adecuado para formalizar nuestros esfuerzos e implementar el programa ‘AI for Earth’ por tres razones: la tecnología estaba lista, las personas que trabajaban en los desafíos de la conservación estaban listas y el mundo estaba listo¨, fundamenta Lucas Joppa, Chief Environmental Officer de Microsoft. ¨La IA nos da la capacidad de monitorear, modelar y, en última instancia, gestionar los recursos naturales del planeta. También sirve como una herramienta irremplazable para los investigadores que trabajan en desafíos climáticos, llevando a cabo tareas de investigación como clasificación de imágenes, identificación de especies y mapeo de cobertura terrestre de alta resolución, liberando su valioso tiempo para desarrollar soluciones innovadoras basadas en datos¨.

Los proyectos seleccionados por ¨AI for Earth¨ están enfocados en áreas como conservación de especies y biodiversidad; alimentación y nutrición; salud animal; monitoreo de eventos climáticos; gestión de recursos hídricos; agricultura sustentable, y proyecciones de población, con tecnologías de machine learning, big data, reconocimiento de imágenes, aprendizaje por refuerzo, sensado remoto satelital, y analítica predictiva, entre otras.

¨A medida que enfrentamos los peores impactos del cambio climático, es imperativo que aprendamos más sobre el planeta para construir mitigaciones más efectivas y soluciones más adaptativas. La IA es una herramienta clave en la construcción de este entendimiento -fundamenta Joppa-. La visión por computadora, el aprendizaje automático, el aprendizaje profundo y otras disciplinas de IA ya se están aplicando a los desafíos de la conservación en todo el mundo.”

Uno de los proyectos que resultaron premiados, Wild Me, utiliza aprendizaje automático y visión artificial sobre una herramienta de inteligencia artificial que identifica, subtitula y modera de manera inteligente las imágenes de animales, “permitiendo a los investigadores aprovechar y utilizar una gran cantidad de imágenes capturadas por cámaras trampa, drones, fotógrafos profesionales, asistentes a safaris y científicos ciudadanos”, apunta Joppa. Microsoft -agrega el ejecutivo- también está utilizando técnicas de aprendizaje profundo “en nuestro trabajo con (la empresa de mapas digitales y analítica) Esri y Chesapeake Conservancy para crear un algoritmo para actualizar mapas de precisión en todo Estados Unidos”.

La red se ilumina

Sobre la infraestructura descentralizada de blockchain, una red global de servidores que habilita intercambios -seguros, directos y auditables- de información o valor mediante el uso de tokens digitales, también se montaron proyectos que apuntan a promover el uso de energías renovables.

Uno de ellas es el proyecto SolarCoin, creado en 2014, que funciona como un programa de incentivos para los productores de energía solar. Inspirada en la la moneda digital Bitcoin, la iniciativa -a cargo de la Fundación SolarCoin-, recompensa con tokens digitales (llamados SolarCoin) a los dueños de las plantas de generación a razón de 1 token por 1 megavatio-hora (MWh) de energía solar generada. Para los sistemas inferiores a 20 kilowatios (kWh) es el usuario quien resulta premiado por su consumo de energía fotovoltaica.

Cada token digital se produce cada vez que se verifica la generación de energía solar, y pueden acumularse, usarse en transacciones entre los participantes del programa o ser cambiados por monedas de curso legal (por ejemplo, dólares o euros) en las Bolsas de criptodivisas. Y pueden guardarse en distintos soportes, como computadoras, teléfonos móviles y billeteras virtuales.

Según Nick Dogerty, cofundador de SolarCoin, el sistema se implementó ¨para acelerar la transición hacia la energía solar proporcionando un incentivo para los próximos 40 años¨. Y agrega: ¨SolarCoin se basa en un derivado ultra bajo en carbono de la tecnología open source blockchain de Bitcoin¨. Según Dogerty, SolarCoin emplea un algoritmo de bajo costo energético diseñado “para utilizar menos de 0.001% de la energía utilizada para crear una moneda Bitcoin”.

Para este proyecto, se generaron 97.500 millones de tokens que serán entregados a productores y consumidores de energía fotovoltaica hasta el 2050. Actualmente hay 38 millones de tokens en circulación, y el resto, se estima, serán distribuidos en los siguientes 35 años. Según el ejecutivo, los tokens ya se han entregado gratuitamente a más de 4.500 instalaciones en 62 países, entre lo que se incluyen desde techos solares de 5KW hasta grandes plantas concentradas (CSP) de 160MW.

Otro proyecto es LO3 Energy, que desarrolla sobre blockchain mercados de intercambio de energías renovables. Fue fundado por Lawrence Orsini, especialista en eficiencia energética, y el inversor Bill Collins, quienes tras analizar varias opciones de tecnología para controlar y gestionar los Recursos de Energía Distribuida (DER) -dispositivos de energía como paneles solares, vehículos eléctricos, termostatos inteligentes y otros artefactos de IoT del sistema eléctrico cercanos al usuario final-, recurrieron a blockchain como protocolo de comunicación para realizar operaciones descentralizadas. ¨Necesitaban una tecnología que les permitiera a los usuarios realizar transacciones de forma segura y eficiente a la vez que garantizaban que conservaran el control de sus dispositivos¨, cuenta Scott Kessler, director de Desarrollo de la empresa.

A través de su plataforma basada en blockchain (llamada Exergy), a la que se conectan distintos dispositivos que generan electricidad con recursos renovables, la empresa desarrolla proyectos en distintas comunidades que apuntan a facilitar la compra y venta de la energía que se produce localmente. De esta manera, productores y consumidores realizan transacciones de energía de manera directa, en una solución que permite el acceso de los datos, el intercambio de las transacciones y el almacenamiento de información. ¨Se puede crear una enorme cantidad de aplicaciones una vez que se resuelve el intercambio de datos. Por ejemplo, varios proyectos de LO3 Energy crean mercados de energía localizados, donde las personas pueden comprar y vender energía como usuarios y como proveedores al mismo tiempo, en respuesta a la demanda y otros valores. Los consumidores expresan los precios deseados y sus preferencias a través de una interfaz de usuario móvil que también proporciona datos a Exergy y a la capa de aplicación¨, explica Kessler.

¨Actualmente tenemos nueve proyectos internacionales. Los del Reino Unido y Australia son los más avanzados. El objetivo es trabajar dentro de una comunidad definida, con el permiso del regulador, para permitir que las personas realicen transacciones directas de energía. El mayor desafío es identificar cómo los consumidores participan cuando se les dan más opciones y precios, y cómo un mercado de este tipo puede ser un nuevo modelo de negocio para el proveedor del servicio público¨.

En Cornwall, Reino Unido, la empresa se asoció con el proveedor de servicios de energía, Centrica, en un proyecto piloto que se propone evaluar cómo al otorgar una mayor flexibilidad en la demanda, generación y almacenamiento de energía se puede contribuir a aliviar la congestión de la red eléctrica, promoviendo un mejor aprovechamiento y reutilización de la electricidad. La meta es permitir que los usuarios domiciliarios, las empresas, los productores de energías renovables y los propietarios de redes compren y vendan energía; para operar, se les brindarán distintas tecnologías, como baterías, equipos de monitoreo, paneles solares y medidores inteligentes para que efectúan este intercambio basado en blockchain.

¿Por qué eligieron blockchain? “La red del futuro requiere un mercado que pueda permitir a los usuarios realizar transacciones con otros en toda la red, ya sea que vendan energía, flexibilidad, créditos de energía renovable u otros productos -resume Kessler-. Blockchain permite transacciones directas de una manera segura y transparente entre usuarios que no se conocen entre sí. Además, no requiere un intermediario central en la transacción. A medida que la red se vuelve cada vez más compleja, y hay millones o miles de millones de dispositivos participando en los mercados de energía, una solución distribuida puede coordinar mejor esta complejidad.”

this post was shared 0 times
 000