Comunicación presentada al I Congreso Ciudades Inteligentes:
Autor
- Roberto Milán, Director General, Uvax Concepts
Resumen
La infraestructura pública de iluminación representa el 20% del consumo eléctrico mundial, y es la de mayor índice de infrautilización. En un escenario de crecimiento de la población, y concentración en grandes núcleos urbanos, se nos plantea el reto de hacer frente a una mayor demanda energética y de servicios de valor añadido, manteniendo un claro compromiso con la sostenibilidad medioambiental. Para ello, Uvax ha desarrollado una plataforma innovadora para Smart Cities que resuelve la telegestión del alumbrado, integrando además en la propia infraestructura de iluminación múltiples soluciones de Internet of Things para mejorar la calidad de vida de las ciudades, como la seguridad, información municipal, calidad ambiental, acceso a Wi-Fi, recarga de vehículo eléctrico, etc.
Introducción
La población mundial va en aumento previéndose que, en el año 2050, alrededor del 80% de la población viva en núcleos urbanos. Esta situación obliga a plantear cómo serán las ciudades del mañana y cómo se gestionará la acumulación de población en espacios demográficos reducidos. (José Mª López Pol, 2014).
Ante esta situación, los gobiernos tienen que abogar por aplicar políticas sociales y medioambientales vanguardistas, y hacer uso de la tecnología para conseguir una interconexión más directa entre ciudadanos y gobiernos.
En relación al servicio de iluminación, el ratio al cual la humanidad ha incrementado el uso de luz artificial es abrumador. En el transcurso de 200 años, el consumo de luz artificial de una persona media europea se ha incrementado por un factor de 12.000, desde 5 kilolumen/hora al principio de siglo XIX a 60 megalumen/hora actuales. Y está proyectado que la demanda de luz artificial será 80% mayor para 2030. Evidentemente, si esto ocurre sin la incorporación de tecnologías para la eficiencia, la demanda global de electricidad para la iluminación alcanzará 4.250 TWh. Además, sin medidas y políticas orientadas a la eficiencia energética, las emisiones anuales de CO2 debidas a la iluminación alcanzarán 3 Gtn en 2030. (International Energy Agency, 2006).
En cifras, la iluminación consume globalmente más energía que la generada por todas las centrales nucleares, llegando a suponer el 20% del consumo mundial de energía. Este consumo podría reducirse sustancialmente, manteniendo el nivel y condiciones de luz, evitando el uso de tecnologías ineficientes, aprovechando mejor la luz natural y sobre todo aplicando nuevos sistemas de control que optimicen el ratio calidad/coste en la iluminación de las ciudades.
Dicha optimización de los niveles de iluminación va a permitir todavía un mayor ahorro energético global. El uso de controles automáticos, que permiten apagar la luz cuando no hay nadie presente o regularla en función de factores externos como luz natural, baja presencia, etc. aportan un ahorro adicional entre el 20% y el 40% del uso global de la energía, siendo además altamente eficientes en costes. (International Energy Agency, 2014).
Para dar respuesta a este reto del Siglo XXI, Uvax ha desarrollado una plataforma abierta para la prestación de servicios a ciudadanos y gestión eficiente del consumo energético para las ciudades. A través de las infraestructuras de alumbrado público existentes, dicha solución resuelve la telegestión del servicio de iluminación en tiempo real, a la vez que crea redes IP sobre los mismos, aportando así un sinfín de servicios de valor añadido al ciudadano, que mejoran considerablemente su calidad de vida y supone al mismo tiempo un importante ahorro en costes energéticos para las ciudades.
La Solución
Antecedentes
Un estudio reciente (U.S. Department of Energy, 2014) ha concluido que el ahorro total energético en 2013 debido a la adopción del LED ha supuesto más del doble del año anterior, llegando a suponer cerca de 1.800 millones de dólares. Adicionalmente, en un estudio posterior (Navigant Research, 2014) se ha concluido que dicho ahorro supone una pequeña fracción del potencial ahorro global de 40.000 millones de dólares anuales mediante la adopción total de LED, y otros 16.000 millones de dólares anuales de ahorro energético por la adopción de sistemas de control inteligentes.
Además, según la Agencia Internacional de la Energía, más de 66.000 millones de euros en gasto eléctrico se han desperdiciado en 2013 por no haber implementado tecnologías y soluciones de eficiencia energética.
¿Qué aporta la solución de Smart Cities de Uvax?
Gracias a la solución desarrollada por Uvax, las ciudades pueden modernizar sus sistemas de alumbrado tradicional, convirtiéndolos en verdaderas autopistas de información, capaces de ofrecer los más avanzados servicios de Smart Cities a los ciudadanos. EL sistema permite ahorrar hasta un 90% de los costes energéticos de las ciudades, hasta un 50% los de mantenimiento de infraestructuras, mejorar sustancialmente la amortización de los activos lumínicos y ofrecer un servicio de iluminación de calidad y eficiente, permitiendo por tanto a las ciudades contribuir a la reducción de la huella de carbono, a la vez que resolver problemas acuciantes en la sociedad como la seguridad, acceso a la información pública, calidad de vida, etc.
La solución diseñada por Uvax es escalable y aplicable a cualquier ciudad del mundo. Se trata de una tecnología universal. Además, no existe en el mercado internacional ninguna otra solución de telegestión que, utilizando la propia infraestructura de iluminación, permita la integración de soluciones de Internet of Things con las posibilidades, precio y eficiencia que ofrece Uvax.
En definitiva, la solución Smart Cities de Uvax es una verdadera autopista de comunicaciones, que podrá ser explotada por los municipios, empresas de mantenimiento o de servicios energéticos u operadores de comunicaciones durante muchos años posteriores, mediante nuevos modelos de negocio aún por desarrollar.
¿En qué consiste?
Como se aprecia en la Figura 1, la solución Smart Cities de UVAX se ha desarrollado integrando en una sola plataforma:
- Dispositivos avanzados de sensorización y control (denominados nodos), que instalados en las luminarias de las ciudades, permiten la integración de múltiples periféricos de Internet of Things.
- Concentradores inteligentes que gestionan la red de nodos y sensores y comunican en tiempo real con los usuarios mediante un CMS (Control Management Software), desde los denominados centros de control, áreas técnicas, dispositivos móviles, etc.
- Plataforma software para la gestión del sistema, integrada con otras plataformas horizontales de gestión de ciudades inteligentes.
- Y todo ello interconectado a través de la infraestructura de alumbrado, mediante la más moderna tecnología de comunicación, ondas portadoras en banda ancha (Broadband Powerline).
La solución UVAX consiste en un sistema modular y expandible que combina los Centros de Control, la gestión a nivel de cuadro eléctrico, y la comunicación en tiempo real con cada luminaria en una solaplataforma.
Además aporta un Centro de Control de última generación, con gestión sobre mapas GIS de inventarios, alarmas, consumos y programación manual y/o automática del alumbrado municipal.
La solución se presenta en dos formatos:
- Solución para la telegestión desde cuadro eléctrico, con posibilidad de gestión independiente por cada circuito. Aporta información en tiempo real e históricos de consumos e incidencias.
- Solución completa de telegestión punto a punto, con control total de cada luminaria de manera independiente. Posibilidad de incorporar soluciones innovadoras de Smart Cities en cada luminaria.
Plataforma Smart Cities
UVAX ha desarrollado una plataforma software, alojable en la nube o en local, que permite a las empresas de servicios energéticos, así como a los técnicos municipales, la gestión inteligente en tiempo real, y desde cualquier ubicación, de la solución Smart Cities.
Este software sirve como agregador de datos para miles de controladores de segmento, ofreciendo:
- Herramientas de instalación para reducir el coste del equipo y configuración de red.
- Las herramientas para hacer que sea fácil de instalar y controlar los segmentos de farolas.
- Métodos de agregación de datos para recopilar y calcular los niveles de la luminaria, relación de errores, indicadores de negocio y la información de consumo de energía.
- Las herramientas de mantenimiento del usuario final intuitivas que permitan a los operadores de forma rápida y sencilla identificar los niveles de servicio de forma remota.
La plataforma UVAX se ha desarrollado en un entorno abierto, siendo compatible con diversas plataformas de mercado a través de APIs, y también con el nuevo estándar para las Smart Cities desarrollado por el consorcio TALQ.
TALQ es un Consorcio internacional formado por las principales compañías del sector de la iluminación, que pretende definir el interfaz abierto de comunicación internacional para la gestión de la iluminación y la eficiencia energética en las ciudades inteligentes, permitiendo interoperabilidad entre soluciones de diferentes fabricantes.
Funcionalidades:
Tal y como se representa en la Figura 2, estas son las funcionalidades aportadas por la solución:
- Gestión de dispositivos de Internet of Things, como cámaras, paneles informativos, puntos Wi-Fi, sistemas de megafonía, control de llenado de contenedores o recarga de vehículo eléctrico, entre otros.
- Inventario del equipamiento urbano y geolocalización GIS mediante mapas.
- Gestión de alumbrado desde cuadro eléctrico o individualmente en cada punto de luz.
- Configuración de luminarias individuales, grupos o instalación completa, permitiendo programar de manera específica distintas áreas de la ciudad (centro histórico, zona de negocios, polígonos, zonas residenciales, etc.).
- Programación en tiempo real.
- Gestión de consumos y alarmas, con notificaciones vía SMS y e-mail.
- Adaptación mediante sensores de la iluminación ambiental atendiendo a circunstancias reales de la calle tales como la meteorología.
Beneficios palpables
Estos son los beneficios que aporta la solución Smart Cities de Uvax:
- Ahorro en consumo energético del servicio de alumbrado hasta el 90%.
- Ahorro en costes de mantenimiento de hasta el 50%.
- Prestación de servicios TIC a los ciudadanos.
- Ciudades más interconectadas, mejor preparadas para el incremento demográfico.
- Mayor seguridad para los ciudadanos.
- Mejora sustancial en la calidad del servicio de alumbrado público.
- Reducción de la contaminación lumínica.
- Menor emisión de gases efecto invernadero.
- Mejora sustancial en la vida útil de las luminarias.
- Retorno de la inversión a corto plazo.
Ventaja competitiva de la comunicación Broadband Power Line (B-PLC):
- Comunicación alta velocidad, alcanzando los 50Mbps (información y respuesta en tiempo real).
- Alta robustez en comparación con otras tecnologías (Radiofrecuencia, PLC de banda estrecha, etc.).
- Uso de la infraestructura existente de alumbrado (sin necesidad de instalar cableado adicional).
- Solución muy sencilla de instalar, plug & play
- Cumplimiento de estándares de seguridad en la red, evitando en gran medida filtraciones de información y ataques a la red.
Aplicaciones principales
Estas son las principales aplicaciones de la solución de Smart Cities de Uvax:
- Iluminación pública
- Iluminación privada
- Iluminación interior
- Instalaciones deportivas
- Puertos
- Aeropuertos
- Gestión de pagos recarga V.E.
- Hangares
- Parkings
- Edificios públicos
- Edificios de oficinas
- Complejos industriales
- Gestión inteligente recogida basuras
- Servicio Wi-Fi
Caso práctico
Uvax ha realizado múltiples instalaciones de su solución de Smart Cities en Europa (España, Italia, Serbia), América (Estados Unidos, México) y Asia (Malasia, Singapur, Indonesia), habiendo superado en 2014 la cifra de 10.000 dispositivos instalados a nivel global.
Como ejemplo de proyecto, vamos a detallar la instalación realizada en Johor Bahru, Malasia, en colaboración de la empresa local Lybase.
Datos del proyecto
El proyecto se ha desarrollado en una población y sus accesos, en la que se ha sustituido 1.800 lámparas de sodio de 400 W por lámparas LED de 250 W, y 1.400 lámparas de sodio de 250 W por lámparas LED de 150 W.
Además, se han instalado determinados detectores de presencia, que hacen que el sistema se regule hasta un 20% cuando no hay presencia de vehículos ni personas. El funcionamiento es el siguiente: Durante las primeras horas del anochecer, las calles están iluminadas a una potencia constante que oscila del 70% al 100% en función de la zona y, partir de esta hora, se activa el funcionamiento de los detectores, de forma que, si no hay presencia, automáticamente se reducen los niveles de luz hasta en un 20%.
Eston son los detalles de la instalación
- Localización: Johor Bahru (Malasia)
- Luminarias telegestionadas: 3.200
- Cuadros de mando: 180
- Cámaras de vigilancia: 180 (una por cuadro)
Resultados obtenidos
- Inicialmente esta instalación tenía un consumo por habitante de 133kWh/año y con la nueva instalación ha pasado a 19,95kWh/año.
- Se ha mejorado la iluminancia media, uniformidad y la reproducción cromática que potencia los niveles de seguridad.
- Se ha reducido a niveles máximos la contaminación lumínica y la luz intrusa.
- Se han reducido drásticamente los robos debido a las cámaras instaladas en los cuadros eléctricos.
- Se ha producido un ahorro en los costes de mantenimiento superiores a 60.000€ anuales.
- Se ha obtenido un ahorro energético cercano al 85% respecto al del año anterior, lo que supone una reducción de 113kWh/año por habitante, y un ahorro energético total para el municipio de 186.450kWh/año.
Referencias
- Light’s Labour’s Lost, Policies for Energy-efficient Lighting, Biblioteca Agencia Internacional de la Energía, 2006.
- Smart Cities Israel, Agosto 2014, Biblioteca ICEX, 2014.
- U.S. Department of Energy, Solid-State Lighting Program, «Adoption of Light-Emitting Diodes in Common Lighting Applications: Snapshot of 2013 Trend,» prepared by Navigant Consulting, Inc., Washington, DC, 2014.
- Talq Consortium
Nota: Este artículo fue presentado y publicado en el Libro de Comunicaciones del I Congreso Ciudades Inteligentes.