Desde siempre me han apasionado las telecomunicaciones, y la idea implícita de conseguir un «mundo conectado», con o sin cables, donde la información fluya de un extremo al otro del globo terráqueo, independientemente de la ubicación y la forma nativa con la que cada país, ciudad o región tiende a comunicarse. Pero frente a esta idealización de un mundo conectado, de forma histórica y recurrente, existen problemas de entendimiento en esta comunicación. Bien porque el lenguaje es distinto, se usa diferente alfabeto en la escritura, o bien porque culturalmente las reglas en el uso del lenguaje y la forma de comunicarse difiere entre continentes, la realidad es que la comunicación global supone un reto al que a día de hoy seguimos enfrentándonos.
En la era de la digitalización y del Internet de las cosas (Internet of Things (IoT), en sus siglas en inglés), donde en la actualidad se recolectan, almacenan y procesan grandes volúmenes de datos, los problemas en la comunicación y representación única de la información queda de nuevo patentes. Difícilmente encontraremos dispositivos de captura de datos (de distintos fabricantes) que proporcionen la información usando un mismo formato, o que respondan usando la misma pregunta. Tal es el problema que existen disciplinas, entre las que se encuentra la telemática, centradas en definir y especificar protocolos de comunicación estándar de aplicación a diversos dominios. Pero, ¿y si queremos comunicar distintos dominios entre sí? A pesar de la existencia de estándares, el problema persiste. Nos encontramos ante una Torre de Babel digital, donde la heterogeneidad de protocolos, formatos de representación, reglas de comunicación y estándares vuelve a dificultar el entendimiento entre sistemas y soluciones.
Para resolver esta problemática, y cómo no, en el ámbito militar y tecnológico, nació el concepto de Interoperabilidad, entendida como la capacidad de las fuerzas armadas de diferentes naciones para colaborar eficazmente mediante la integración de sistemas y comunicaciones. Este enfoque de interoperabilidad fue luego adoptado por otros sectores, como el de las Tecnologías de la Información y las Comunicaciones (TIC), con el desarrollo de sistemas que requerían compartir información de manera eficiente y sin conflictos entre dispositivos y plataformas diferentes. En este contexto TIC la interoperabilidad es entendida como la capacidad de diferentes sistemas, dispositivos o aplicaciones para comunicarse, intercambiar y utilizar información de manera efectiva y coherente.
«Interoperabilidad. Entendida como la capacidad de diferentes sistemas, dispositivos o aplicaciones para comunicarse, intercambiar y utilizar información de manera efectiva y coherente.»
Para conseguir esta interoperabilidad entre sistemas heterogéneos, es decir, sistemas que hablan distintos lenguajes y que representan la información de distinta manera, necesitamos cubrir varias dimensiones, cada una enfocada a un aspecto diferente de la comunicación y el intercambio de datos entre sistemas.
La interoperabilidad técnica se refiere a la capacidad de diferentes sistemas y dispositivos para conectarse y comunicarse entre sí a través de estándares y protocolos comunes. Esto incluye la compatibilidad de hardware, software, redes y comunicaciones.
La interoperabilidad semántica es la encargada de asegurar que la información intercambiada sea entendida de la misma manera por todas las partes, gracias a la generación de un vocabulario común (ontología). Se trata de garantizar que los sistemas interpreten los datos con el mismo significado, independientemente de cómo estén estructurados o etiquetados.
La interoperabilidad sintáctica permite asegurar que los sistemas puedan procesar e intercambiar datos de manera estructurada, es decir, que se utilicen los mismos formatos y estructuras de datos, como XML o JSON.
La interoperabilidad organizacional, por su parte, implica la alineación de políticas, procesos y regulaciones entre organizaciones para permitir una colaboración eficaz. Abarca acuerdos de gobernanza, políticas de seguridad y gestión de datos.
Uno de los sectores ampliamente beneficiado por estas soluciones de interoperabilidad es el sector de la construcción, donde la digitalización y el intercambio de información en todas las fases del ciclo de vida, ofrece un trampolín hacia su desarrollo y competitividad. Aquí, la creación de edificios inteligentes, altamente monitorizados y capaces de anticiparse a las necesidades de sus usuarios gracias a la digitalización y procesamiento avanzado de datos, permite disponer de edificios que contribuyen a los objetivos de eficiencia, descarbonización y sostenibilidad. En este contexto, las soluciones de interoperabilidad permiten que los diversos sistemas energéticos (como iluminación, climatización, ventilación, etc.) puedan funcionar de manera conjunta, compartiendo y procesando datos de forma fluida, independientemente de los fabricantes o plataformas. Esto ayuda a optimizar la gestión del edificio, reducir costes y mejorar la eficiencia energética, al permitir que los sistemas trabajen como un ecosistema integrado.
En CARTIF llevamos más de una década trabajando en proyectos de eficiencia energética donde las tecnologías habilitadoras de interoperabilidad, tanto técnica como semántica, suponen una pieza clave para la obtención de soluciones inteligentes, abiertas y altamente replicables. Proyectos como DigiBUILD, DEDALUS y BuildON son ejemplo de cómo estas tecnologías facilitan la creación de edificios inteligentes y sostenibles.
¿Qué significan las lágrimas de Alok Sharma durante la clausura de la COP26 de Glasgow?
Tan solo nos separa una semana desde la celebración de la última Conferencia de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático (COP26), y en mi mente ha quedado grabada la imagen abatida de Alok Sharma, presidente de la COP26, durante el cierre de la cumbre. ¿Por qué? Después de muchas idas y venidas, los representantes mundiales no han sido capaces de llegar a un acuerdo sobre las emisiones que la actividad del mundo debe generar para no destruir nuestro planeta y llegar a ser sostenibles.
De nuestra mano está la solución, y para ello debemos continuar trabajando hacia una transición energética neutra en carbono si realmente pretendemos alcanzar los objetivos del Pacto Climático en el año 2050. Muchos sectores se ven afectados por este proceso de descarbonización, en los que la definición de nuevas estrategias de producción y uso de tecnologías digitales habilitadoras se posicionan como elementos clave hacia una reducción de emisiones de carbono a la atmósfera, fomentando así el tránsito hacia un modelo más eficiente y menos contaminante.
El sector de la construcción no se encuentra ajeno a esta problemática. Los informes de la Unión Europea evidencian que el sector de la edificación es el responsable de aproximadamente el 40% del consumo energético y del 36% de las emisiones de CO2 en su fase de operación, esto es, durante la fase de uso de la vivienda ya construida. Por otro lado, casi el 70% de las viviendas existentes en Europa no son energéticamente eficientes al presentar deficientes o escasas medidas de conservación energética orientadas a ese fin. De este 70%, el 30% son viviendas con más de 50 años de antigüedad que requerirán de diversas intervenciones de rehabilitación y mejoras en su estructura o gestión para poder alcanzar valores de consumo energético acordes a lo dispuesto en la directiva Europea de Eficiencia Energética en la Edificación (EPBD-Energy Performance of Buildings Directive-2010/31/UE, y su rectificación 2018/844/EU).
En consecuencia, y con la finalidad de contribuir eficazmente al objetivo climático global, el parque edificatorio existente debe experimentar una profunda transformación y volverse más inteligente y más eficiente. Por otro lado, mientras que la aplicación de nuevos conocimientos y tecnologías son «relativamente» fáciles de integrar en los nuevos edificios y procesos constructivos, empujados por la creciente necesidad de la digitalización del sector hacia la Construcción 4.0, todavía es necesario mejorar en la investigación de soluciones que permitan reducir el consumo energético e incrementar la eficiencia de los edificios e infraestructuras ya existentes en la ciudad.
Bajo este contexto, la aplicación de tecnologías habilitadoras que permitan favorecer e incrementar el uso eficiente de la energía en la edificación es fundamental, entendiendo estas tecnologías como soluciones que permiten reducir la cantidad de energía que es requerida por un edificio para ser construido o rehabilitado, habitado, mantenido y demolido. Centrando el foco en la fase que ocupa el mayor número de años dentro del ciclo de vida del edificio, esto es, la fase de uso, ocupación y mantenimiento del mismo, conseguiremos un edificio eficiente energéticamente hablando, si somos capaces de proporcionar confort térmico, lumínico, de calidad de aire, etc. a sus habitantes con el menor uso energético posible, y en consecuencia con menores emisiones de gases de efecto invernadero y un mayor ahorro económico.
Estas tecnologías habilitadoras se pueden clasificar en cuatro categorías en función del elemento del edificio sobre el que queremos actuar para mejorar su eficiencia o rendimiento energético, incluido el usuario del propio edificio:
1. Medidas de conservación energética
Dentro de este grupo se engloban todas aquellas medidas que mejoran la estructura física del edificio, ya sea por:
La aplicación de medidas pasivas, como el aislamiento de la fachada o el cambio de ventanas
La aplicación de medidas activas, como la instalación de una nueva caldera más eficiente o que use un combustible menos contaminante
La instalación de soluciones renovables, como paneles solares fotovoltaicos
La instalación de instrumentación convencional (sensores, actuadores y controladores) e instrumentación inteligente (como termostatos o contadores inteligentes)
Aunque las primeras ya están ampliamente extendidas entre la comunidad de propietarios, en muchas ocasiones no son elegidas con un criterio avalado por los cálculos de ahorro energético y económico. Tampoco suelen aplicarse de forma combinada, permitiendo obtener una mayor flexibilidad en la generación y consumo energético (llegando incluso al autoconsumo), principalmente si ponemos en juego soluciones de generación energética basada en fuentes renovables. Desde CARTIF llevamos varios años investigando y dando solución a esta problemática, mediante la digitalización (basada en BIM), automatización y optimización del proceso de diseño de soluciones de rehabilitación en edificios y distritos. Estas temáticas se cubren en proyectos como OptEEmAl o BIM-SPEED.
2. Sistemas y dispositivosconectados
No es suficiente con disponer de dispositivos de instrumentación o redes de automatización en nuestros edificios (incluidos sistemas heredados o ya existentes en el hogar, como electrodomésticos u otros sistemas informáticos), sino que dichos dispositivos deben estar conectados a una red como Internet para que sean accesibles de forma remota y ofrezcan la posibilidad de intercambiar información y ser controlados. En este dominio opera la famosa Internet de las cosas o Internet of Things (IoT) en su nombre en inglés. Su finalidad es ofrecer la capacidad de acceder a todos los dispositivos de la vivienda para poder recopilar información sobre sus señales y estado, y al mismo tiempo poder almacenar dicha información en medios persistentes y seguros. La información es poder, y mediante las soluciones de conectividad y la monitorización IoT tendremos a nuestra disposición los datos sobre el estado actual de nuestro edificio y con ello la capacidad de tomar decisiones fundamentales. Esta es la base hacia la consecución del denominado «Edificio Inteligente». CARTIF, a través de sus proyectos BaaS, BRESAER, E2VENT o INSITER implementa diversas soluciones de monitorización de señales como base a la generación de sistemas de gestión y control de edificios o BEMS (Building Energy Management Systems).
3. Estrategias avanzadas para la gestión, operación, flexibilidad y mantenimiento del edificio
Una vez que la información sobre el comportamiento y estado de la vivienda está en nuestro poder, se pueden plantear y desarrollar estrategias de control del edificio capaces de reaccionar ante las necesidades del usuario (edificio reactivo) o incluso de anticiparse a las necesidades del mismo (edificio proactivo e inteligente). En este segundo caso, la aplicación de técnicas y algoritmos de Inteligencia Artificial, alimentados por los datos previamente monitorizados, son esenciales para poder aprender y capturar el conocimiento tanto del comportamiento del edificio como de sus ocupantes. De esta manera se dispondrá de servicios que cuenten con conocimiento experto para poder controlar y optimizar el comportamiento del edificio, prediciendo su posible demanda térmica y eléctrica y ofreciendo soluciones de flexibilidad y almacenamiento, o anticipándose a posibles fallos de sus sistemas energéticos, entre otras posibilidades. Esta pieza del puzle es fundamental para la consecución del «Edificio Autónomo e Inteligente«, al convertir al edificio en un ente capaz de tomar decisiones sin la intervención de sus habitantes, aunque aprendiendo del comportamiento de estos. Los sistemas de ayuda a la toma de decisión y de auto-gestión del edificio se basan en estas estrategias avanzadas e inteligentes, como se trata de cubrir en proyectos como MATRYCS, Auto-DAN o frESCO en los que CARTIF participa actualmente.
4. Entrenamiento y concienciación de los usuarios/habitantes del edificio
Por último, y no por ello menos importante, el usuario del edificio (ya sea habitante, gestor, propietario u operador) presenta un rol fundamental en la lucha hacia el incremento de la eficiencia energética. Los edificios se crean por y para los habitantes, y garantizar su confort tanto térmico como lumínico y medioambiental (ventilación, calidad del aire) es fundamental. Pero no vale cualquier procedimiento para alcanzar ese bienestar. Aquí es donde el usuario del edificio juega un papel esencial, no solo mostrando sus necesidades y preferencias, sino también aprendiendo buenas prácticas y mejorando su comportamiento a la hora de utilizar los sistemas energéticos, electrodomésticos y otros dispositivos de su vivienda. La información que ahora recogemos de los edificios, valorizada con las técnicas de Big Data e Inteligencia Artificial, y puesta a disposición del usuario, le permitirán conocer cómo se comporta su edificio, cuanto Co2 emite y qué coste supone alcanzar el bienestar. Puesto en pleno contexto, el usuario podrá mejorar la forma de operar y vivir en su vivienda, fomentando el uso eficiente de los sistemas energéticos que están bajo su control. Proyectos de CARTIF como SocialRES y LocalRES tratan de involucrar a los ciudadanos hacia esa transición energética.
La combinación de todas estas tecnologías, capaces de transformar nuestros edificios en entes más inteligentes y proactivos, y a nuestros usuarios en interventores formados e informados, permitirán que nuestro parque edificatorio sea más eficiente y sostenible.
Todo lo anteriormente presentado está enfocado a conseguir que nuestros edificios, principalmente los ya existentes, puedan comportarse de una manera más eficiente, y que con ello puedan contribuir a reducir el uso de la energía.
Pero, ¿qué ocurriría si a pesar de nuestros esfuerzos no somos capaces de reducir nuestras emisiones de Co2 y otros gases de efecto invernadero?
La realidad a día de hoy es que la temperatura global del planeta sigue incrementándose y el esperado pacto climático aún parece lejos de verse conseguido. Como consecuencia, no solo tendremos que centrar nuestros esfuerzos de investigación, como ya venimos realizando en CARTIF, en que nuestros edificios consuman menos energía, y que con ello se emita menos CO2 y otros gases contaminantes para su producción, sino en nuevos diseños arquitectónicos capaces de hacer frente a situaciones climáticas más extremas, esto es, veranos más calurosos, inviernos más fríos, precipitaciones más abundantes…Las casas del futuro deberán por tanto estar bien aisladas, ser autosuficientes en generación-consumo de energía, ser capaces de gestionar y drenar una mayor cantidad de agua, e incorporar soluciones verdes. No podemos ser ajenos a este reto que nos presenta un futuro no muy lejano.
