¿Alguna vez te has preguntado cómo podría ser un mundo en el que el almacenamiento de energía renovable sea eficiente y accesible?
Uno de los retos a los que se tiene que enfrentar la sociedad para conseguir una descarbonización efectiva es el aumento de la generación y penetración de las energías renovables. A pesar del avance experimentado, la intermitencia de fuentes como la solar y eólica, junto con la necesidad de optimizar sistemas complejos, limita el potencial de estas energías. Además, los desarrolladores de tecnología de almacenamiento energético enfrentan riesgos elevados al probar nuevos dispositivos en entornos cambiantes que pueden limitar la información obtenida.
En CARTIF disponemos de un banco de ensayos multi-sistema que permite almacenar dichos potenciales excedentes en diferentes formatos: baterías, hidrógeno y calor. Además de poder evaluar la cadena de transformación en cada uno de los casos, se puede caracterizar su comportamiento frente a variaciones en la demanda, evaluando su comportamiento dinámico.
Está diseñado para replicar escenarios energéticos reales, de forma que ofrece un entorno único donde las empresas pueden validar estrategias y dispositivos con confianza. Para ellos destacamos algunas características:
Tecnología avanzada: Incluye pila de combustible PEM, electrolizador AEM, baterías eléctricas y almacenamiento de hidrogeno en hidruros metálicos.
Simulación realista: Capacidad para emular perfiles de generación y demanda energética al estar interconectado con un sistema de adquisición de datos.
Control inteligente: Incorpora un sistema de control multinivel que optimiza la operación en tiempo real y permite analizar su operación a largo plazo.
¿Cómo podrían las empresas energéticas maximizar la eficiencia de sus sistemas?
Aquí es donde nuestro banco de ensayos entra en juego. Estas son algunas de sus ventajas clave:
Innovación acelerada: Se han desarrollado modelos matemáticos con los que poder escalar y ver las prestaciones que se tendrían con instalaciones más grandes.
Mitigación de riesgos: Permite una reducción del riesgo del escalado tecnológico, ya que se pueden validar tecnologías nuevas y reducir los costes de desarrollo al prever posibles errores.
Eficiencia energética superior: Con las pruebas realizadas simulando su funcionamiento en el sector residencial, se ha aprovechado hasta un 90% de los excedentes energéticos generados. permitiendo reducir picos de demanda, la potencia base instalada y la dependencia de la red eléctrica hasta en un 50%.
Cumplimiento normativo: La información extraída también puede ser usada para garantizar el cumplimiento de la legislación a nivel ambiental y de seguridad.
Banco de ensayos multi-sistema CARTIF
¿Por qué deberías interesarte en esta solución?
El sector energético está inmerso en una transición crítica hacia fuentes limpias. Las decisiones que tomes ahora podrían determinar el éxito de tus proyectos en los próximos años. Nuestro banco de ensayos te ofrece la seguridad y flexibilidad necesarias para liderar esta revolución.
¡Únete a la transformación! Si eres una empresa energética que busca optimizar recursos o un desarrollador que necesita validar sus productos, este banco de ensayos es para ti.
Descubre el poder de la innovación controlada. Maximiza tus sistemas, reduce riesgos y lidera el camino hacia un futuro energético sostenible.
¡Contacta con nosotros y da el siguiente paso hacia la excelencia tecnológica!
Luis Ángel Bujedo. Ingeniero industrial. Trabaja en eficiencia energética e integración de renovables en edificación y procesos industriales, especialmente sobre aplicaciones fotovoltaicas, monitorización y control de instalaciones solares y dimensionado e identificación de instalaciones de frío.
Tres problemas, una sola respuesta: nexo agua-energía-alimentos
Este año hemos vivido situaciones tan diversas como un apagón generalizado que nos dejó varias horas sin luz y servicios básicos, una época de intensas lluvias que, si bien nos han permitido disponer de agua suficiente, también han provocado DANAs en ciertas regiones, y olas de calor que han llevado a incendios y sequías que afectan a bosques y tierras de cultivo.
Si todos estos eventos nos están suponiendo un gran quebradero de cabeza a nosotros, que vivimos en un país social y tecnológicamente desarrollado, con capacidad de prevención y actuación, es lógico suponer que en otros contextos con muchas menos posibilidades sus impactos serán exponencialmente más dañinos.
Un claro ejemplo de ello es el continente africano, el cual, a pesar de disponer de un vasto abanico de recursos naturales, se enfrenta constantemente a desafíos energéticos, alimenticios y de gestión de recursos. Para más inri, su actual y futuro desarrollo económico y demográfico no hacen sino ahondar más en dichos problemas, pues un mayor crecimiento social implica mayores demandas de electricidad, agua y comida.
Todo está conectado (aunque no lo parezca)
Cuando sufrimos una sequía, nuestra mente suele centrarse en la falta de agua para beber o regar los cultivos. Sin embargo, una sequía también puede implicar menos producción hidroeléctrica y, por tanto, más presión sobre la red y los precios de la electricidad. Si se reducen las cosechas por falta de agua o calor extremo, la producción de alimentos se desploma y, consecuentemente, sus precios se disparan. Si un corte de electricidad impide bombear agua o conservar alimentos, el problema se agrava.
Esta red de interdependencias no es casualidad. Agua, energía y alimentación forman un sistema interconectado donde cualquier cambio en uno de los elementos puede desencadenar efectos en los demás. Por eso, desde hace años, se promueve el enfoque conocido como Metodología NEXO Agua-Energía-Alimentos (o WEF Nexus Methodology, por sus siglas en inglés).
¿Qué es el enfoque NEXO?
El NEXO propone, al igual que múltiples teorías, que la mejor manera de abordar los retos relacionados con los recursos naturales es dejar atrás el pensamiento tradicional de silos (entender cada recurso como un ente individual, separado del resto) y hacerlo de manera integrada, entendiéndolos como sistemas complejos e interconectados en el que actuar sobre uno de ellos va a afectar a otro, ya sea de forma negativa o positiva. Este enfoque metodológico sistémico analiza cómo interactúan entre sí el agua, la energía y los alimentos, incluyendo a su vez la influencia de otros factores asociados como pueden ser la economía, la demografía, el cambio climático, etc.
En vez de pensar “¿cómo mejoramos la agricultura?” o “¿cómo garantizamos el suministro eléctrico?”, el enfoque NEXO nos lleva a preguntarnos cómo podemos garantizar el acceso sostenible a los tres recursos a la vez, sin perjudicar a ninguno y maximizando los beneficios conjuntos. Este enfoque permite anticipar conflictos, optimizar recursos y tomar decisiones más equilibradas en contextos de alta complejidad.
Modelar para entender (y para decidir mejor)
Pero claro, entender y predecir estas relaciones no es fácil. ¿Cómo se mide el impacto de una nueva presa en la producción agrícola? ¿Qué efecto tiene un aumento en el precio del combustible sobre el uso del agua en una región? ¿Cómo influye el crecimiento urbano en la seguridad alimentaria?
Para responder a estas preguntas se necesita estudiar cómo han funcionado dichas relaciones en el pasado, lo cual se consigue mediante datos históricos reales que sirven para alimentar modelos: herramientas que representen digitalmente las relaciones entre los distintos elementos del sistema. Estos modelos se nutren de valores históricos para simular diferentes escenarios futuros que permiten analizar los efectos de distintas decisiones políticas o estratégicas. No buscan ofrecer una única respuesta, sino crear un marco para evaluar alternativas y tomar decisiones informadas.
África como laboratorio real: el caso de ONEPlanET
Bajo este enfoque nace el Proyecto ONEPlanET, del que CARTIF es socio y parte fundamental. Enmarcado en el programa de investigación Horizonte Europa, ONEPlanET comenzó en noviembre de 2022 y tendrá su evento final el próximo mes de octubre en Cabo Verde. Su principal objetivo es contribuir al desarrollo sostenible en África mediante la creación de un marco de modelado WEF Nexus común, el cual permita simular y evaluar diferentes alternativas políticas y de gestión de recursos. Para ello se han elegido como casos de estudio tres cuencas fluviales: la cuenca del Inkomati-Usuthu (Sudáfrica), la cuenca del río Bani (Mali-Costa de Marfil) y la del río Songwe (Tanzania-Malawi).
Las etapas iniciales consistieron en el estudio en profundidad de los casos de estudio, organizando workshops presenciales con actores locales (ONGs, políticos, universidades…). Posteriormente comenzaron los apartados más técnicos que involucraron la caracterización de los modelos específicos para cada piloto, la recogida de datos para alimentarlos, y el desarrollo de los propios modelos y de sus herramientas de visualización. Actualmente, la labor se centra en la presentación y accesibilidad de los resultados. Para ello, se han diseñado dos vías: una herramienta online orientada a usuarios técnicos y un juego de mesa para sensibilizar a públicos más amplios sobre los desafíos del nexo.
CARTIF ha participado en todas las etapas del proyecto: desde los workshops con organizaciones locales y la recopilación de datos, hasta la creación de los modelos y el desarrollo de las dos alternativas de visualización de los resultados.
Una herramienta para entender el presente y diseñar el futuro
Aunque ONEPlanET se desarrolla en África, el enfoque NEXO y las herramientas de modelado que promueve son replicables en cualquier parte del mundo y a cualquier escala, siempre que se disponga de los datos requeridos. En un contexto global cada vez más interdependiente, marcado por el cambio climático, la presión sobre los recursos y la creciente incertidumbre, entender cómo interactúan el agua, la energía y la alimentación es más urgente que nunca.
Porque los desafíos del futuro y del presente no vienen en compartimentos estancos. Y tampoco deberían hacerlo las soluciones.
A estas alturas de la película, seguramente estamos ya cansados de escuchar todo tipo de ideas, algunas bastante pintorescas, sobre las causas delapagón eléctrico del 28 de abril. Lo que parece menos atractivo, o con menos tirón mediático, es hablar de las soluciones técnicas que hicieron posible volver a iluminar una península con más de 50 millones de personas. Precisamente ese es el propósito de los siguientes párrafos.
Aunque ya disponemos de un esquema oficial sobre las causas de este blackout en nuestro sistema eléctrico, hay una palabra que resuena en todo este conglomerado de despropósitos: frecuencia. En el contexto eléctrico, la frecuencia representa la velocidad con la que la corriente alterna cambia de polaridad (de positivo a negativo y viceversa), y debe mantenerse siempre constante, en el caso peninsular 50 Hz, ya que toda la infraestructura de red está diseñada para operar bajo esas condiciones inflexibles.
Esta frecuencia, sin embargo, ha sido objeto de debate en los medios, en ocasiones para cuestionar el uso de energías renovables y en otras para ensalzar el uso indiscriminado de combustibles fósiles. Pero hay una fuente renovable menos mediática, silenciosa pero esencial, que juega un papel clave en el control de la frecuencia: la hidráulica.
Al igual que ocurre con otras tecnologías como las centrales nucleares o las turbinas de gas, la energía hidráulica genera electricidad mediante la rotación sincronizada de elementos mecánicos, lo que le permite contribuir de forma directa a mantener la frecuencia en los 50 Hz requeridos. Por el contrario, tecnologías como la solar fotovoltaica o la eólica (aunque imprescindibles en la transición energética) no tienen esa capacidad de regulación directa y, además, pueden ser muy sensibles ante desviaciones de frecuencia por su electrónica asociada. Una pescadilla que se muerde la cola.
Pero lo que realmente hizo protagonista a la hidráulica tras el apagón fue su capacidad de black start o arranque en negro: es decir, poner en marcha una instalación eléctrica sin depender de la red. Solo unas pocas centrales en el sistema tienen esta capacidad, y en España la mayoría son centrales hidroeléctricas con embalse. Gracias a su diseño, pueden arrancar sus turbinas usando únicamente baterías auxiliares o generadores diésel, aprovechando directamente la presión del agua embalsada.
Eso fue exactamente lo que ocurrió tras el “cero eléctrico” del 28-A. Centrales como Aldeadávila, Ricobayo o Riba-roja d’Ebre comenzaron a funcionar de forma autónoma, inyectando los primeros kilovatios a una red completamente vacía. Red Eléctrica de España (REE) gestionó estas instalaciones para formar pequeñas “islas eléctricas” locales, donde se estabilizó tanto la frecuencia como la tensión, y sobre las que posteriormente se reconstruyó todo el sistema interconectado.
En este escenario, uno de los mayores retos no era solo volver a generar electricidad, sino garantizar la calidad del suministro. Y eso, fundamentalmente, significa mantener frecuencia y tensión dentro de unos márgenes muy concretos. Para lograrlo, los sistemas eléctricos de potencia cuentan con mecanismos de balance tales como la regulación primaria, secundaria y terciaria, entre otros, que reaccionan en distintas escalas temporales ante desequilibrios entre generación y demanda.
Generada con IA
El primer paso fue activar la regulación primaria, que reacciona de forma inmediata a las desviaciones de frecuencia. En este caso, las centrales hidráulicas operando en isla fueron capaces de mantener de forma autónoma la frecuencia en sus subredes locales. Una vez estabilizadas, entró en juego la regulación secundaria (AGC) desde el centro de control de REE, afinando aún más la frecuencia hasta devolverla al valor nominal de 50 Hz, y apoyando a la primaria. Esta fase fue posible gracias a la comunicación remota y la alta capacidad de respuesta de las turbinas hidráulicas.
Conforme más zonas iban recuperando tensión, las plantas hidráulicas incrementaban su potencia o cedían carga a otras tecnologías, como los ciclos combinados de gas, lo que permitió liberar reservas a través de la regulación terciaria, que también activó plantas en modo bombeo, como Estany Gento en el Pirineo, que actuaron como baterías gigantes para dar soporte adicional durante las siguientes horas y días.
En definitiva, el apagón del 28 de abril no solo puso a prueba la resiliencia del sistema eléctrico español, sino que también reivindicó el valor estratégico de la generación hidráulica. En el contexto actual de electrificación y transición energética, se vuelve cada vez más evidente la necesidad de contar con tecnologías flexibles, capaces de modular su potencia, almacenar energía o actuar sobre la demanda.
Desde CARTIF, trabajamos activamente en esta línea a través de proyectos europeos como D-HYDROFLEX o iAMP-Hydro, que buscan renovar las centrales hidroeléctricas existentes mediante sistemas híbridos y control inteligente. El objetivo: dotar a estas instalaciones de mayor flexibilidad, eficiencia y capacidad de estabilización, contribuyendo así a la construcción de un sistema eléctrico más robusto, sostenible y preparado para el futuro.
En marzo de 2024 estuve en una jornada sobre tecnologías de la información durante la cual una persona de REE afirmó que en el futuro no podremos dar por sentada la seguridad del suministro de electricidad. Esta persona no explicó el porqué de semejante afirmación, pero no creo que estuviera pensando en un apagón catastrófico como el que sufrimos el 28 de abril de 2025 en España. Por el contexto de la jornada, es posible que quisiera decir que, en un sistema eléctrico basado exclusivamente en generación renovable, podrá haber momentos en los que la generación disponible no logrará cubrir toda la demanda sin que eso supusiera la caída de todo el sistema eléctrico. En cualquier caso, esa hipotética situación está relacionada con la que algunos consideran que es, si no la causa del apagón, al menos, su marco. Me refiero a la falta de inercia en el sistema eléctrico.
Desde hace años se vienen publicando artículos de investigación en los que se caracteriza la inercia y se estudia cómo ha ido disminuyendo a medida que aumenta la penetración de energías renovables. Esto no ha ocurrido solo en España, también ha ocurrido en todos los países que están introduciendo energías renovables de manera significativa. Los famosos 50 Hz de la red, que vemos en las placas de características de cualquier aparato doméstico, tienen su origen en el giro de los rotores de los alternadores de las centrales hidroeléctricas, térmicas y nucleares que, gracias a su masa, tienen la inercia que les permite compensar variaciones repentinas y transitorias de la frecuencia. A medida que este tipo de generadores pierden peso en la generación de electricidad también desaparecen las fuentes físicas de los 50 Hz y el sistema se vuelve más vulnerable a las inestabilidades que pueden alterar esa frecuencia. La misma Redeia admitía en su Informe de Gestión Consolidado del ejercicio 2024 el riesgo que esta situación supone para la capacidad de balance del sistema eléctrico. Esto debería hacernos pensar que la transición hacia un sistema eléctrico basado solo en energías renovables no puede consistir solo en instalar más y más capacidad de generación renovable.
Las fuentes de energía renovables, tanto la eólica como la fotovoltaica, utilizan convertidores electrónicos de potencia. Estos convertidores están pensados para verter la energía a una red bien constituida con sus esperados 50 Hz. Son convertidores que siguen a la red. Por esa razón, si detectan que la red es inestable se desconectan de ella. Esto es lo que pudo pasar el 28 de abril cuando, según ENTSO-e, la frecuencia cayó a 48 Hz. A diferencia de los convertidores convencionales, existen otros capaces de generar inercia sintética, es decir, mediante dispositivos y técnicas de control adecuadas, es posible que los convertidores reaccionen en milisegundos a cambios en la frecuencia de la red e imitar así la respuesta de un generador con inercia natural. De esta manera, la generación renovable podría contribuir a la estabilidad de la red. Este tipo de convertidores también pueden conseguir el mismo efecto con baterías, de manera que las baterías no solo almacenarían los excedentes renovables, sino que también contribuirían a la estabilidad de la red. Pero para que este tipo de convertidores se desarrollen comercialmente es necesario que la normativa los contemple. La Unión Europea puso en marcha en 2022 el procedimiento para iniciar la revisión de los códigos de red correspondientes, pero es un proceso que requiere años hasta que finalmente cada país los integra en su normativa. También será necesario modificar la normativa para que las baterías puedan acceder a todos los servicios relacionados con la estabilidad de la red.
No se puede olvidar que la demanda también puede contribuir a la estabilidad de la red. En España ya se ha activado cuatro veces el servicio de respuesta activa de la demanda (SRAD) a través del cual el operador del sistema solicita la desconexión de las cargas de aquellos consumidores que voluntariamente participan en el servicio y que reciben una remuneración a cambio de su flexibilidad. Pero las condiciones para participar dejan fuera a muchos posibles participantes. Es necesario rebajar la potencia mínima o permitir la agregación de consumidores y aumentar la frecuencia de las subastas para facilitar la incorporación de más potencia al servicio. Parece que todas estas ideas ya están sobre la mesa y podrían ser una realidad pronto. En la misma línea, el anunciado mercado de capacidad puede tener un papel importante en la estabilidad del sistema. En este mercado podrá participar tanto la generación, como el almacenamiento y la demanda. Parece que se va a permitir la agregación, lo que podría abrir las puertas a los consumidores pequeños, como los domésticos, y sacar provecho de la flexibilidad de su demanda en beneficio propio y del sistema.
» El Servicio de Respuesta Activa de la Demanda (SRAD) se constituye como un producto específico de balance provisto por la demanda de energía eléctrica del sistema eléctrico peninsular español, para hacer frente a situaciones en las que se identifique una insuficiencia de reserva de regulación terciaria a subir».
Para terminar, para lograr transformar el sistema eléctrico, además de todo lo citado, habrá que tender nuevas líneas en los lugares más saturados y mejorar la monitorización de la red. No es suficiente con llenar miles de hectáreas con paneles y aerogeneradores. Y queda en pie una pregunta importante: cómo financiar todo esto.
En 2022, la Comisión Europea lanzó una de sus iniciativas más ambiciosas: la Misión de Ciudades inteligentes y climáticamente neutras para 2030. En esta misión, 112 ciudades fueron seleccionadas de entre 377 candidatas para liderar la transición hacia la neutralidad climática y alcanzarla en 2030, 20 años antes que el objetivo global marcado para todo el continente en el Pacto Verde Europeo. Entre ellas, se encuentran 7 ciudades españolas: Madrid, Barcelona, Valencia, Sevilla, Valladolid, Vitoria y Zaragoza.
La Misión introdujo una lógica orientada a resultados, con los Contratos Climáticos de Ciudad (CCC) como herramienta central que permite articular tres pilares necesarios para conseguir esta transformación: compromiso político, hoja de ruta técnica y mecanismos de financiación integrados.
«Los Contratos Climáticos de Ciudad o «Climate City Contracts», son acuerdos voluntarios entre las ciudades y la Comisión Europea que buscan colaborar para abordar los desafíos del cambio climático a nivel local.»
Tres años después de su lanzamiento, y en el contexto de la reciente Conferencia de la Misión1 “Aprovechar los éxitos de las ciudades: impulsar la acción climática para 2030”, celebrada en Vilnius (Lituania) del 6 al 8 de mayo, que sirvió como punto de encuentro clave para las ciudades misión, sus socios tecnológicos y la Comisión Europea, es oportuno analizar los avances. Desde CARTIF, como socio activo en varios proyectos vinculados a la Misión, hemos vivido de cerca esta evolución de la visión inicial a la implementación actual que podemos resumir echando un vistazo a los proyectos de la misión en los que trabajamos:
NETZEROCITIES(GA 101036519), plataforma que da apoyo a la implementación de la misión, actúa como su eje metodológico, aportando asistencia técnica, el apoyo a las “ciudades pioneras” y el desarrollo de herramientas para la innovación urbana (varias diseñadas y desarrolladas por CARTIF como socio tecnológico del proyecto) que están ayudando a consolidar un enfoque común para todas las ciudades participantes, más allá de los proyectos individuales. En este contexto, destaca también el papel de CapaCITIES(GA 101056927), del que CARTIF también es parte, y que actúa como catalizador para reforzar las capacidades institucionales, técnicas y de gobernanza de las ciudades, replicando el concepto de plataforma de implementación de la misión en contextos nacionales.
En NEUTRALPATH (GA 101096753), proyecto coordinado por CARTIF, trabajamos con Zaragoza y Dresde para desarrollar barrios o distritos de energía positiva (PEDs), capaces de producir más energía de la que consumen como uno de los elementos fundamentales para mejorar la eficiencia energética, reducir las emisiones y por tanto, alcanzar la neutralidad climática. Esta transformación requiere soluciones integradas en eficiencia energética, energías renovables, almacenamiento, digitalización y participación ciudadana. El proyecto está demostrando que el enfoque a escala de barrio puede ser no solo viable, sino replicable, y clave para alcanzar la neutralidad climática urbana.
En ASCEND(GA 101096571) , donde CARTIF participa como socio, colaboramos con las ciudades de Lyon y Múnich en la demostración acelerada de soluciones urbanas integradas y escalables, también asociadas al concepto de distritos de energía positiva (PED). Nuestro papel se centra en el diseño de herramientas de planificación y seguimiento del impacto climático, que permiten a las ciudades tomar decisiones fundamentadas y adaptativas. ASCEND busca no solo probar tecnologías, sino orquestarlas en ecosistemas urbanos reales, con ambición de escalado.
Por último, en MOBILITIES FOR EU (GA 101139666), coordinado por CARTIF, colaboramos con Madrid y Dresde en la demostración de soluciones de movilidad eléctrica y autónoma, conectadas a infraestructura energética renovable y redes urbanas inteligentes como sistemas avanzados 5G. Nuestro enfoque combina tecnología, análisis sistémico y modelos de negocio para acelerar la adopción de soluciones limpias en la movilidad de personas y mercancías.
La conferencia de Vilnius ha puesto de relieve que la Misión ya no es una promesa, sino una red de ciudades en plena transformación. Desde CARTIF, en primera línea de la implementación de la misión, reafirmamos nuestro compromiso con esta visión: poner la innovación al servicio de ciudades y las empresas para que sean más sostenibles, justas y resilientes.
Estos proyectos están financiados por el programa de investigación e innovación Horizonte Europa.
1 Cities Mission Conference “Harnessing City Successes: Advancing Climate Action for 2030”
En una entrada anterior del blog, hablamos sobre la importancia de la interoperabilidad y cómo esta permite que diferentes sistemas se comuniquen entre sí sin barreras. Usamos la metáfora de la Torre de Babel digital para explicar los desafíos que surgen cuando múltiples tecnologías, dispositivos y plataformas intentan compartir información sin un lenguaje común. En este contexto, uno de los pilares que facilita la interoperabilidad semántica es el uso de ontologías.
Pero, ¿qué es una ontología y por qué es tan relevante para el mundo digital y de la eficiencia energética? Vamos a explicarlo de una forma sencilla.
El lenguaje de las máquinas: ¿cómo nos entendemos?
Para entender qué es una ontología, pensemos en cómo los seres humanos nos comunicamos. No todos hablamos el mismo idioma, y cada lengua tiene su propia estructura gramatical, sonidos y símbolos escritos. Aun dentro de un mismo idioma, existen dialectos y variaciones regionales que pueden hacer que la comunicación sea más compleja.
Las máquinas y los sistemas digitales se enfrentan a un problema similar. Cada fabricante de sensores, dispositivos o software puede utilizar su propio «idioma» para representar datos. Un sistema de climatización de un edificio puede reportar la temperatura en grados Celsius, mientras que otro lo hace en Fahrenheit. Algunos dispositivos pueden llamar «temperatura ambiente» a un valor, mientras que otros simplemente lo etiquetan como «temp» o «T». Si estos sistemas no tienen un diccionario común, la comunicación entre ellos será difícil o incluso imposible. Aquí es donde las ontologías entran en escena.
¿Qué es una ontología?
En el ámbito de la informática y la inteligencia artificial, una ontología es una estructura que define conceptos y las relaciones entre ellos en el ámbito de un dominio específico. Es decir, es una manera de organizar la información para que diferentes sistemas la entiendan de la misma manera.
Volviendo a la analogía de los idiomas, una ontología es como un diccionario multilingüe con reglas gramaticales claras. No solo establece equivalencias entre conceptos pertenecientes a distintos idiomas, sino que también establece las relaciones entre ellas. Por ejemplo, si una ontología dice que «temperatura ambiente» y «temp» significan lo mismo, un sistema que utilice esta ontología considerará ambas expresiones como equivalentes. Además, una ontología permite inferir nueva información a partir del conocimiento que ya está definido en ella. Es decir, no solo almacena datos, sino que también puede usarlos para deducir cosas que no estaban explícitamente escritas.
Para fijar el concepto de ontología vamos a imaginar una casa, en la cual podríamos definir:
Relaciones: una puerta conecta habitaciones, las ventanas están en las paredes, un baño es un tipo de habitación…
Teniendo todo esto descrito y bien formulado, una inteligencia artificial podría responder a preguntas como ¿una ventana puede estar en el techo? o ¿puede haber más de una puerta en una casa?
Las ontologías ayudan a las máquinas a razonar sobre la información, permitiendo que estas entiendan conceptos de forma más estructurada, y no solo como datos sueltos. De hecho, las ontologías se utilizan a menudo en buscadores inteligentes, robótica, chatbots, etc.
Las ontologías y la interoperabilidad semántica
Como mencionamos en nuestra entrada anterior, la interoperabilidad tiene varias dimensiones: técnica, sintáctica, semántica y organizacional. En este caso, las ontologías juegan un papel crucial en la interoperabilidad semántica, asegurando que los sistemas comprendan e interpreten la información de la misma manera.
Imaginemos una plataforma que gestiona la eficiencia energética de un edificio inteligente. Recibe datos de múltiples sensores y sistemas: iluminación, climatización, consumo eléctrico, calidad del aire, etc. Si cada uno de estos dispositivos utiliza una forma diferente de representar la información, sin una ontología que estandarice estos datos, sería un caos intentar procesarlos y analizarlos de manera unificada.
El uso de una ontología previamente establecida permitirá que esta plataforma reconozca que «sensor de temperatura», «termómetro» y «climatización interna» están relacionados, asegurando que la información se procese de forma coherente y homogénea.
«Una ontología es una estructura que define conceptos y las relaciones entre ellos en el ámbito de un dominio específico»
Ontologías en la vida cotidiana y en la eficiencia energética
Las ontologías no son un concepto exclusivo del mundo digital. En nuestra vida cotidiana, sin darnos cuenta, usamos estructuras similares para organizar información. Por ejemplo:
En un supermercado, los productos están organizados en secciones: frutas, lácteos, carnes, panadería, etc. Este esquema ayuda a encontrar rápidamente lo que buscamos.
En una biblioteca, los libros están clasificados por género, autor y tema, facilitando su búsqueda.
En el ámbito médico, existen sistemas de clasificación de enfermedades y medicamentos para que los profesionales de la salud hablen un mismo idioma.
En el campo de la eficiencia energética, las ontologías son esenciales para desarrollar servicios que conviertan a los edificios en edificios inteligentes capaces de autogestionarse y optimizar su consumo. Al utilizar una ontología común, los diferentes sistemas pueden intercambiar información sin errores de interpretación, permitiendo que la iluminación, la climatización y otros dispositivos trabajen juntos de manera eficiente.
Además, las ontologías permiten razonar (extraer conclusiones), lo cual facilita el desarrollo de sistemas de ayuda a la toma de decisiones con el objetivo de optimizar el uso de la energía, reducir el desperdicio y mejorar la eficiencia operativa de los edificios.
Varios son los proyectos en los que CARTIF analiza y aplica ontologías estándares para garantizar que los datos de distintos edificios sean comprensibles y reutilizables en soluciones digitales avanzadas, como es el caso de los proyectos DEDALUS y DigiBUILD. En ambos proyectos, el uso de ontologías permite unificar la información, facilitando así la generación de estrategias conjuntas de automatización y control del edificio y la toma de decisiones basada en datos reales. Además, el uso de ontologías permite que los diferentes sistemas que se están desarrollando en estos proyectos puedan “hablar el mismo idioma”, lo cual significa que pueden intercambiar información de forma sencilla y comprenderse entre sí, incluso si han sido diseñados por diferentes entidades o para funciones diferentes.
Mediante el uso de ontologías, incorporamos un nuevo habilitador tecnológico que nos permite construir un futuro más digital y sostenible, donde la información fluya sin barreras y donde los edificios sean verdaderamente inteligentes, contribuyendo con ello a la descarbonización y sostenibilidad del planeta.
