Las unidades de aire acondicionado y los sistemas de calefacción son ejemplos de equipos que consumen mucha energía que se encienden y apagan regularmente en los edificios comerciales. Cuando todos los equipos se encienden simultáneamente, el consumo de energía alcanza picos, y a los dueños del edificio les quedan grandes gastos por las demandas pico en sus facturas de electricidad.

Una startup ubicada en Toronto dice que ha creado un modo para reducir el uso de energía al imitar el comportamiento de auto-organizarse de las abejas. REGEN Energy desarrolló un controlador inalámbrico que se conecta a la caja de controles en una unidad de equipo de un edificio y funciona como un interruptor inteligente de energía. Una vez que se activan varios controladores, se detectan entre sí usando un estándar de red llamado ZigBee y comienzan a negociar cuándo es el mejor momento para encender y apagar los equipos. Los dispositivos captan los ciclos energéticos de cada aparato y los reconfiguran para maximizar la eficiencia colectiva.

La meta es evitar que todo se encienda simultáneamente sin sacrificar el rendimiento individual. Los dispositivos resuelven el problema utilizando un “algoritmo de enjambre” que coordina la actividad sin que ningún dispositivo individual emita órdenes.

“Cada nodo piensa independientemente”, dice Mark Kerbel, cofundador y presidente ejecutivo de REGEN Energy, que inventó el algoritmo patentado que está incorporado a cada dispositivo. Él explica que antes de tomar una decisión, el nodo considerará las circunstancias del resto de los nodos de su red. Por ejemplo, si una nevera necesita pasar al ciclo de encendido para mantener una temperatura mínima, un nodo conectado a un ventilador o a una bomba permanecerá apagado 15 minutos más para que el uso de la energía quede por debajo de cierto umbral. “Los dispositivos deben satisfacer la restricción local pero a su vez deben satisfacer el objetivo del sistema”, dice Kerbel, agregando que un edificio típico puede tener entre 10 y 40 controladores trabajando juntos en una sola “colmena”. Los dispositivos son simples y se instalan rápidamente, y como no hay intervención humana, no se necesita de capacitación especial para usarlos.

Es una forma espectacular de dejar de lado el modelo de comandos de arriba hacia abajo asociado a los sistemas actuales de automatización de edificios. Algunos investigadores dicen que este método descentralizado para administrar la energía ofrece un modo más efectivo y más barato para administrar la oferta y demanda de un sistema eléctrico que se balancea delicadamente. De hecho, algunos creen que sería una indicación temprana para que emerja la red eléctrica inteligente.

“Se está notando mucho más interés por esto a una escala modesta”, dice David Chassin, un científico del grupo de energía-tecnología del Pacific Northwest National Laboratory que está dirigiendo la iniciativa de la cuadrícula inteligente GridWise.

Los beneficios podrían extenderse más allá de ahorros de energía para los propietarios de edificios. El sistema eléctrico actual está diseñado para picos de consumo, lo que significa que las centrales de energía se construyen para satisfacer esos pocos minutos del día cuando aparecen brotes de demanda superiores al promedio diario. Al reducir los picos de demanda a gran escala, las empresas de servicios públicos pueden maximizar la operación de centrales de energía existentes y a la vez reducir la necesidad de construir centrales nuevas para usos ocasionales. Otro beneficio potencial es la reducción de emisiones de carbono, ya que las centrales de energía que proveen la electricidad para los picos generalmente son menos eficientes y son a base de carbón y gas natural.

George Pappas, un profesor de ingeniería eléctrica y de sistemas en la University of Pennsylvania y un experto en sistemas de control repartido, dice que la lógica del enjambre es apta naturalmente para aplicaciones en la energía. “REGEN se mantiene a la vanguardia en esto”, dice Pappas.

Operar dentro de un edificio es una cosa, pero no es tan seguro que la lógica del enjambre se pueda aplicar para administrar a toda la cuadrícula. Chassin dice que se comprende que la comunidad de ingeniería esté recelosa de sistemas de control descentralizados o “emergentes” para la cuadrícula, ya que si bien funcionan muy bien para ciertas aplicaciones, el método no se probó todavía.

A Kerbel primero se le ocurrió la idea de usar un algoritmo de enjambre para administrar el consumo de energía en el 2005. “Se nos dijo cortésmente que este estilo de control simplemente no está a punto y que se precisa mucha más investigación académica”, dice él. Es difícil concebir algo fuera de la caja de control-y-comando y realizar este acto de fe. Es decir, delegar las facultades de toma de decisiones a nodos individuales dentro de un sistema colectivo”.

Es un prejuicio que admite tener Herb Sinnock, gerente del Centennial Energy Institute, en Toronto. Dice que los ingenieros típicamente quieren retroalimentación constante para que puedan medir el funcionamiento del sistema y hacer ajustes. La tecnología de REGEN prescinde de todo eso, pero hace notar que su aplicación dará lugar a algunos errores. “No es como si estuviéramos hablando de barras de control en el núcleo de un reactor nuclear. Estamos hablando de afectar la temperatura de una habitación por medio grado, así que hay lugar para algunos errores”, dice Sinnock.

El instituto de Sinnock ha estado trabajando con REGEN para evaluar el rendimiento de sus dispositivos en el terreno. Hasta ahora, las pruebas demostraron que los dueños de los edificios (hospitales, hoteles, centros comerciales, fábricas y otros complejos grandes), podrían ahorrar hasta un 30 por ciento sobre sus gastos por demandas pico. REGEN afirma que esos ahorros son más que suficiente para alquilar los dispositivos, lo que es una opción para los principales consumidores de electricidad que están poco dispuestos a adquirir la tecnología por adelantado. La amortización es en menos de tres años si se compran los dispositivos, dice Kerbel.

Lo que más impresiona a Sinnock es la simplicidad de la instalación. “En pocas horas pueden instalar los dispositivos y éstos estarán analizando su entorno y los alrededores”, dice. Mientras tanto, Pappas dice que espera que haya mucho más interés en este tipo de aplicaciones durante los próximos años, en consonancia con el paquete de estímulo económico de los Estados Unidos que exige más inversión en energía eficiente y tecnologías de redes eléctricas inteligentes. “Gran parte del gran impacto y muchas oportunidades a corto plazo van a devenir del uso de este método”, él dice.