Investigadores de la UOC diseñan un prototipo de energía fotovoltaico doméstico para proveer de energía a gentos sencillos de computación: enviar un e-mail o subir datos a la nube. Con este sistema podrían favorecer un importante ahorro de energía y de emisiones a la atmósfera, y para usuarios de cualquier lugar del planeta.
Según la propia universidad, gestos tan cotidianos como enviar un correo electrónico o guardar una fotografía en la nube generan un gasto energético. Si ese consumo lo miramos de forma global, es decir, el de todos los usuarios del mundo, llega a los 200 TWh (teravatios por hora). Son datos de datos de Masanet sobre el consumo total de los centros de datos.
Teniendo en cuenta que, en España, el consumo de energía eléctrica durante 2020 fue de unos 250 TWh, según Red Eléctrica, la cifra impresiona.
Prototipo de sistema fotovoltaico doméstico
En esa línea, un equipo de investigadores de la Universitat Oberta de Catalunya (UOC) ha diseñado un prototipo singular. Así, cualquier persona podrá instalar un sistema fotovoltaico en casa como potencial proveedor de computación, siempre que disponga de una cubierta con iluminación solar directa.
Borja Martínez y Xavier Vilajosana son los autores del estudio e investigadores del grupo Wireless Networks (WiNe) del Internet Interdisciplinary Institute (IN3) de la UOC. El catedrático e investigador principal es Vilajosana. Ellos explican el sistema:
“Es como las baterías que muchos usuarios ya están incorporando en sus instalaciones, es decir, un elemento opcional del sistema fotovoltaico”.
Prototipo fotovoltaico doméstico
El prototipo fotovoltaico doméstico diseñado por los científicos emula todos los componentes de una instalación fotovoltaica residencial típica. Y se describe en la revista IEEE Transactions on Sustainable Computing.
El elemento central el prototipo fotovoltaico doméstico, denominado broker, es un componente de software. Gestiona todas las funciones del sistema y toma las decisiones para realizar las acciones más beneficiosas para el usuario en cada situación. Según los citados investigadores:
“Por ejemplo, el broker es capaz de actuar sobre máquinas que están apagadas y ‘despertarlas’ para habilitar la computación en ellas”.
Además, también han desarrollado un modelo predictivo para determinar la energía solar de una zona geográfica y una franja horaria determinada. Así, el broker sólo “despierta” máquinas que tengan asegurada la energía necesaria para su funcionamiento.
La filosofía del proyecto se basa en una economía colaborativa de suma cero. Como señalan los autores: los participantes que disponen de recursos físicos -máquinas alimentadas por energía solar- ponen estos recursos a disposición de quienes necesitan computación pero carecen de infraestructura.
En este sentido, Martínez y Vilajosana plantean que exista una compensación para los usuarios que cuentan con los recursos energéticos. Es decir, algo similar a lo que ocurre con los servicios de coche compartido: el propietario pone el espacio libre de su vehículo a disposición de personas que quieren desplazarse pero no disponen de vehículo propio; a cambio, recibe una compensación que lo ayuda a sufragar sus gastos de viaje.
Los beneficios del prototipo
Martínez y Vilajosana explican que si un usuario tiene condiciones adversas climatológicas, no puede ofrecer sus recursos puntualmente. Sin embargo, en contrapartida, otros muchos proveedores distribuidos geográficamente, podrán hacerlo, porque siempre hay sol en algún sitio
En el otro extremo, si un usuario generara más energía de la que puede consumir o computar, siempre puede inyectarla en la red. Así, el pequeño productor obtendría un beneficio en todo momento.
Según los autores:
“Nosotros planteamos recompensar al pequeño productor por utilizar un recurso del que ya dispone. Y, más importante aún, creemos que esta recompensa puede ser un aliciente para la instalación de nuevos sistemas domésticos allí donde exista la posibilidad.
Además, este sistema ayudaría a frenar las emisiones de gases de efecto invernadero. Una instalación doméstica típica, de 6 kW de potencia, en España produce alrededor de 8.000 kWh anuales. Explican los científicos que eso supone evitar la emisión de más de una tonelada de CO2 anual.
El momento adecuado
El sistema se basa en la combinación de dos tendencias. Por un lado, el reciente auge de la computación distribuida, una tecnología que, no obstante, cuenta con más de quince años. Se popularizó con proyectos como el salvapantallas de SETI@home, que buscaba señales de vida extraterrestre cuando los ordenadores domésticos estaban inactivos.
Por otro lado, la evolución de las tecnologías de silicio ha hecho bajar drásticamente el precio de los paneles solares en los últimos años. Esto convierte los sistemas fotovoltaicos en instalaciones competitivas.
Martínez y Vilajosana terminan:
“En estos momentos se dan las condiciones necesarias para crear una masa crítica, tanto de productores, que son los proveedores de los recursos de computación, como de consumidores, es decir, las personas o las empresas que podrían alquilar estos recursos sabiendo que con ello contribuyen a mejorar el medioambiente”.
Referencias
La investigación ha sido posible gracias al equipo de Towa Pharmaceutical Europe, SL, que ha colaborado de forma altruista en el proyecto.
Esta investigación favorece los siguientes objetivos de desarrollo sostenible (ODS): el 7, energía asequible y no contaminante; el 9, industria, innovación e infraestructura; el 11, ciudades y comunidades sostenibles; y el 12, producción y consumo responsables.
En cuanto a la publicación del artículo: Martínez, B., y Vilajosana, X. «Exploiting the Solar Energy Surplus for Edge Computing». IEEE Transactions on Sustainable Computing. doi:: 10.1109/TSUSC.2021.3058588
