Zefiro Partners es una consultora española especializada en soluciones tecnológicas dirigidas a integrar las energías renovables con la conservación de la biodiversidad, y es el socio estratégico de Boulder Imaging para el asesoramiento, implantación y mantenimiento IdentiFlight en España y Portugal. En esta entrevista hablamos con Carlos Jorquera, fundador e ingeniero jefe de Boulder Imaging y desarrollador del sistema automático de identificación de aves y parada de aerogeneradores IdentiFlight.
Carlos Jorquera está formado en Ingeniería Eléctrica y Ciencias de la Computación por el Massachusetts Institute of Technology (MIT), y ha trabajado en el Jet Propulsion Laboratory de la NASA como ingeniero de sistema de imágenes en misiones espaciales y de astronomía terrestre. En 1996 funda Boulder Imaging de la que es su Director Ejecutivo y Tecnológico (CEO/CTO), y que está especializada en el desarrollo de tecnologías de visión artificial aplicadas a los sectores de defensa, aeroespacial e industrial. Uno de sus productos es IdentiFlight, del que actualmente hay instaladas más de 500 unidades en 64 proyectos eólicos de 16 países.
1. ¿Cuál ha sido la experiencia previa de Boulder Imaging hasta llegar a plantear soluciones específicas para el sector eólico?
Aunque puede parecer poco sofisticado, la idea surge en la sobremesa de una comida con amigos mientras debatíamos acerca del impacto de la energía eólica sobre las aves -además de ingeniero soy aficionado a la ornitología-. Conscientes de que la transición energética debe ser lo más respetuosa posible con el medioambiente, decidimos que podía ser interesante aplicar nuestra experiencia en la NASA desarrollando sistemas de visión artificial y análisis de imágenes en proyectos como la sonda Galileo o el Telescopio Espacial Hubble, y buscar una solución tecnológica que facilitara esa integración. Así se inició el proyecto que culminaría en IdentiFlight.
2. Para quienes no estén familiarizados con la tecnología, ¿cómo opera vuestro sistema IdentiFlight?
Para entendernos, podríamos decir que IdentiFlight es como un ojo humano avanzado capaz de detectar el vuelo de un ave a distancias hasta de 1.500 m, identificar la especie, registrar su trayectoria y estimar si puede implicar un riesgo de colisión contra un aerogenerador. Basa su funcionamiento en la información obtenida por una red de sensores ópticos de amplio campo de visión (WFOV) y sensores estereoscópicos de alta resolución (HRSC). Las cámaras WFOV aportan una visión hemisférica y son las responsables de detectar y discriminar los objetos en movimiento. Mientras que las cámaras HRSC realizan cálculos precisos de distancias, posicionamiento tridimensional y velocidad de objetos en movimiento, y trasladan la información para la identificación de especies. Estos datos se envían a las estaciones base donde un software los analiza, determina si se trata de una especie objetivo mediante el reconocimiento de patrones de coloración, dimensiones, velocidad y altura de desplazamiento, y decide si debe parar o activar un aerogenerador. Además, el programa, que se ha diseñado siguiendo la arquitectura de las redes neuronales convolucionales, está dotado de capacidad de aprendizaje, de manera que mejora su rendimiento y reduce los errores de identificación a media que acumula información y tiempo de funcionamiento.
3. ¿Es más importante la toma de imágenes por cámaras estereoscópicas, el análisis del vuelo del ave o el uso de la inteligencia artificial?
En realidad, la clave está en la integración de esas tres variables. No es tanto tener prestaciones elevadísimas en todos los parámetros como disponer de una capacidad de coordinación lo más perfecta posible entre todos ellos. Pero si tuviera que elegir una cualidad que destaca a IdentiFlight sobre todos los demás sistemas, diría que es su capacidad de identificación a nivel de especie.
4. Una vez detectada un ave en riesgo, ¿cómo decide el sistema cuándo detener un aerogenerador y durante cuánto tiempo? ¿Es necesario parar los aerogeneradores o pueden establecerse protocolos con bajada de producción para minimizar el riesgo?
Las órdenes de parada están condicionadas por las especies a proteger, el tipo de aerogenerador y el grado de seguridad que se quiera tener. De manera general, el sistema activa la orden de parada cuando la especie objetivo entra dentro del entorno al aerogenerador considerado de riesgo, y la trayectoria del vuelo se dirige hacia el área de barrido del rotor. Si se estima que el vuelo no interceptará el rotor, se continúa con la monitorización pero sin enviar orden de parada. Como norma, las especies más grandes y con menor maniobrabilidad, así como los aerogeneradores más grandes, necesitan áreas de riesgo también más grandes. Efectivamente, en la mayoría de las ocasiones basta con reducir la velocidad de rotación del aerogenerador para evitar la colisión. Gracias a la precisión de la monitorización continua de IdentiFlight podemos considerar la parada total como la última de las opciones.
5. ¿Qué ventaja competitiva, tanto técnica como económica, ofrece la visión estereoscópica de IdentiFlight frente a otras soluciones de detección ubicadas en las máquinas? ¿Cómo se resuelve la identificación del aerogenerador afectado en un universo de varias máquinas del parque?
El aspecto más significativo de un diseño que se instala alejado del aerogenerador es evitar los puntos muertos situados por encima de las propias cámaras -especialmente a medida que te acercas al rotor-, que un sistema instalado en el mástil no puede solucionar si no es cubriéndolo con otra unidad cercana. Pero también es una ventaja desde el punto de vista de la logística, al facilitar el acceso para la instalación y el mantenimiento, reducir el número de unidades a instalar y minimizar la intervención sobre las infraestructuras del propio parque eólico. En cuanto a la identificación individualizada de los aerogeneradores, los datos de posición, sus dimensiones, tiempos de arranque y parada, área de riesgo, etc., se introducen previamente en el sistema de manera que las torres IdentiFlight, que trabajan en red de forma coordinada, son capaces de identificar cada aerogenerador y considerarlo en los cálculos.
6. ¿Existe experiencia de la pérdida de producción del parque como consecuencia de las paradas por aves? ¿Existen detecciones erróneas y cómo se realimentan/integran en las soluciones IA?
La pérdida de energía provocada por las paradas ordenadas por IdentiFlight es propia de cada proyecto y depende de los objetivos de protección de las especies, el diseño del parque eólico y el contexto ecológico del entorno de implantación. Por ejemplo, aquellos aerogeneradores que estén ubicados en lugares donde la abundancia de especies objetivo sea elevada recibirán más ordenes de parada que aquellos situados en áreas de escasa presencia de aves de interés. Igualmente, los modelos de máquinas con tiempos de arranque más cortos sufrirán menores pérdidas que los que necesitan intervalos más largos para arrancar. En cualquier caso, las experiencias propias e independientes sobre este parámetro recabadas a lo largo del mundo muestran pérdidas medias de producción menores del 1 %. Estos valores reducidos de restricción operativa están directamente relacionados con las prestaciones de IdentiFlight y su capacidad de identificación individualizada de especies, que minimiza las paradas a los vuelos de riesgo imprescindibles.
7. ¿Cómo se entrena el sistema para diferenciar las especies críticas en función del emplazamiento y la época del año?
Por utilizar un lenguaje comprensible, pues se trata de un procedimiento altamente complejo, el sistema de visión artificial de IdentiFlight funciona de manera análoga a los programas de reconocimiento facial que pueden usar las fuerzas de seguridad y que en ocasiones vemos en las noticias. El sistema se alimenta con imágenes de la especie de interés en todo tipo de condiciones de visibilidad, distancia, ángulos, enfoques, etc.; y con ayuda de programadores humanos se le “enseña” a identificar los patrones repetidos que caracterizan de forma única a esa especie. Por eso el software es capaz de mejorar su precisión a medida que acumula tiempo de funcionamiento, ya que puede ir aumentando la biblioteca de imágenes. La incorporación de nuevas especies a nuestra base de datos es cada vez más rápida debido al número creciente de unidades de IdentiFlight desplegadas por el mundo. Y para aquellos casos donde la especie objetivo no esté incluida, el software puede trabajar con patrones de tamaño, velocidad y altura de vuelo hasta que termine de incorporar suficientes imágenes a la biblioteca del proyecto como para realizar identificaciones específicas.
8. Más allá de evitar incidencia en la avifauna, ¿puede IdentiFlight ayudar a entender mejor el comportamiento y las rutas migratorias para mejorar la planificación de futuros parques, en función de la experiencia en zonas vecinas?
Efectivamente, así es. El estudio del comportamiento en vuelo es una de las principales aplicaciones que han surgido más allá de evitar las colisiones de aves. De hecho, hay varias investigaciones publicadas en revistas científicas especializadas donde se utilizan los registros de vuelo de IdentiFlight para definir variables ambientales, de tipología de vuelo y de diseño del parque eólico con influencia en el riesgo de colisión. Estos estudios han tenido como objetivo mejorar las estrategias de gestión para maximizar la protección reduciendo el número de paradas innecesarias, así como mejorar la capacidad predictiva de los modelos de riesgo y el diseño de los parques eólicos. En breve será rentable usar sistemas IdentiFlight para hacer estudios preoperacionales que identifiquen con precisión las posiciones menos peligrosas para las aves y así incrementar el éxito en la tramitación administrativa de proyectos. Y también tendrá sentido utilizar IdentiFlight para cualquier estudio que requiera recoger un volumen elevado de datos fiables de especies concretas.
9. En los parques en los que se ha instalado IdentiFligth y estaban ya en operación, ¿existen resultados medibles que se han observado en la reducción de la mortalidad de aves en parques eólicos?
Sí. Existe un estudio empírico realizado en Wyoming (EEUU) y cuyos resultados también han sido publicados en revistas científicas especializadas, que ha demostrado una reducción media de 84 % de la mortalidad en dos especies de grandes rapaces. Que nosotros sepamos, hasta la fecha, IdentiFlight es el único sistema óptico que puede acreditar de forma independiente y rigurosa este tipo de prestaciones. Esta investigación, junto con otros estudios de eficacia que se han venido realizando desde 2016 y los ya citados de análisis de vuelo, estarán disponibles en las próximas semanas en un dosier sobre las prestaciones de IdentiFlight.
10. La energía eólica es clave para la transición energética, pero históricamente ha generado preocupación por su potencial impacto en la avifauna. ¿Cómo puede IdentiFlight ayudar a vencer estas reticencias?
En el caso concreto de IdentiFlight su fortaleza está en su fiabilidad. Entendemos que poder ofrecer credibilidad y confianza en la gestión del impacto de un proyecto eólico es de por sí un valor en sí mismo que facilita la tramitación y la aceptación social. Sin embargo, es clave entender que estas tecnologías no pueden ni deben sustituir una adecuada planificación y evaluación previa, y han de considerarse herramientas complementarias para reforzar o incrementar las medidas de protección de las especies.
11. ¿Crees que la normativa actual en España incentiva lo suficiente la adopción de estos sistemas automáticos o vamos por detrás de la tecnología disponible? ¿Cuáles son los principales retos técnicos y regulatorios que aún quedan por superar en la integración de tecnología de identificación de aves automática en parques eólicos?
En los últimos tiempos las resoluciones ambientales de proyectos eólicos en España incluyen de forma casi sistemática la instalación de este tipo de sistemas entre sus condicionantes. Por otro lado, el último borrador del Real Decreto para evitar la colisión y la electrocución de aves en aerogeneradores y líneas eléctricas, proponía criterios concretos de instalación y regulación. Aunque no sabemos cómo terminará, creemos que la tendencia es positiva. En cuanto a los retos, en mi opinión, los principales tienen que ver con la eficacia de este tipo de sistemas y la necesidad de demostrar de forma independiente las prestaciones que afirman los fabricantes. Es necesario que exista un marco regulatorio que asegure a prescriptores y usuarios unos mínimos de calidad, y que la administración monitorice de forma rigurosa su despliegue como ya ha está sucediendo en otros países de la Europa. Esto, además de garantizar una gestión adecuada de los impactos, evitaría la implantación de tecnologías ineficaces o inmaduras que proliferan por falta de control.
12. Mirando al futuro, ¿cómo imaginas la evolución de la energía eólica en términos de innovación tecnológica y protección ambiental en los próximos 10 años?
En 10 años los sistemas como IdentiFlight serán herramientas imprescindibles en cualquier proyecto que quiera asegurar la producción y cumplir con los requerimientos de protección la biodiversidad. Desde mi perspectiva, tendremos que transitar hacia un modelo de validación científica y altamente tecnificado donde estos productos ofrezcan garantías ciertas de que son capaces de minimizar las pérdidas de energía y proteger a las especies de la colisión. Al igual que ahora cualquier componente de un parque eólico debe haber superado filtros de calidad de la propia industria, lo mismo pasará con los sistemas automáticos de detección de aves y parada de aerogeneradores.
13. Para saber más sobre nuestro protagonista:
a. Libro favorito: Trilogía de la Fundación, de Isaac Asimov
b. Serie: Separación
c. Película: Whale Rider
d. Color: Morado
14. En nuestra vida cotidiana, todos podemos contribuir a la lucha contra el cambio climático. ¿Cuál es tu propuesta de medida concreta que nuestros lectores pueden poner en práctica en sus rutinas diarias hoy mismo?
Lo importante no es la intención. La clave es el feedback. Si puedes, mira tu consumo en la app de tu comercializadora o en el contador digital durante 5 minutos. La energía que no consumes es la más limpia, y esa disciplina diaria, multiplicada por millones de hogares, reduce emisiones de forma real.
