Cómo los robóticos pueden abordar el cambio climático

El mundo emite 51 mil millones de toneladas de gases de efecto invernadero a la atmósfera cada año. Para resolver la crisis climática, necesitamos reducir esto a la mitad para 2030 y llegar a cero para 2050. Para la generación de electricidad, esto significa que solo Estados Unidos necesita aumentar las capacidades de energía renovable en 10 veces en los próximos 12 añosque se traduce aproximadamente en un alucinante 400.000 aerogeneradores más y 2.500 millones de paneles solares más. Para acelerar este progreso, el Congreso aprobó recientemente la Ley de Reducción de la Inflación, que incluye miles de millones de dólares para proyectos de energía limpia. Necesitaremos mucha mano de obra para instalar y mantener estas instalaciones en primera línea, que no siempre son adecuadas para los humanos.

Como especialista en robótica, veo estos tareas aburridas, sucias e incluso peligrosas como el área perfecta para los robots. Sin embargo, hay escasez de especialistas en robótica que aborden el cambio climático debido a la falta de conocimiento de las aplicaciones necesarias y urgentes. Después de hablar con muchos fundadores de robótica climática para mi blog, laboratorios nirvaaquí están mis hallazgos sobre cómo puede encontrar oportunidades para ayudar a los robots a tener un impacto en el cambio climático.

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El primer robot que construí desde cero fue MAPR SS, un barco autónomo para los departamentos de agua para recopilar datos de calidad del agua a varias profundidades. Usan estos datos para monitorear la contaminación del río y controlar las fuentes de contaminación. Hasta el día de hoy, sigue siendo el proyecto más emocionante en el que he trabajado. Después de seis meses de semanas de 80 horas y noches de insomnio, el SS MAPR pudo terminar su viaje inaugural con muestras de agua y datos recopilados del fondo del río Schuylkill, en Pensilvania. Ese fue el momento eureka para mí: toda la creación de prototipos y la codificación dieron como resultado un acceso más rápido y económico a los datos que impulsan las acciones regulatorias. Quiero construir más robots que mejoren el entorno en el que vivimos.

SS MAPR se prepara para su viaje inaugural en el río Schuylkill, en Filadelfia.jerez chen

Aturdido por el incendios forestales desenfrenados después de mudarme al Área de la Bahía en 2020, comencé laboratorios nirva escribir sobre las oportunidades de la robótica climática. Sorprendentemente, muchos fundadores con los que hablé se hicieron eco de la escasez de especialistas en robótica en tecnología climática. Esto fue desproporcionado con respecto al enorme potencial de la robótica para resolver problemas climáticos. Mi experiencia personal confirmó esas observaciones. En todos los eventos de robótica a los que asistí en el Área de la Bahía, uno de los centros de robótica más grandes del mundo, apenas pude encontrar a alguien que trabajara en el clima. Los datos de inversión respaldaron esto: según PitchBook, la robótica climática representa menos del 1 por ciento del financiamiento total de empresas de robótica en los últimos cinco años.

¿Por qué no hay más roboticistas trabajando en el cambio climático? Después de hablar con algunos compañeros, me di cuenta de que, desde una perspectiva superficial, el cambio climático no parece necesitar inventos robóticos: ya tenemos la mayoría de las soluciones en formas no robóticas. Pero eso es exactamente por qué El cambio climático necesita que la robótica haga el trabajo repetitivo: ampliar las soluciones existentes para que podamos llegar a cero neto a tiempo.

Uso de robots para ampliar las soluciones climáticas existentes

Para entender por qué la robótica es crucial para hacer frente al cambio climático, deberíamos fijarnos en un caso análogo: la industria del automóvil. Durante mucho tiempo, los automóviles fueron fabricados por humanos. En 1925, ensamblar un Ford Modelo T requería una velocidad de ensamblaje promedio de 3,76 segundos por parte Esta era la norma para casi 40 años, antes de que General Motors introdujera un brazo robótico para ayudar en la línea de montaje. En la actualidad, armar un SUV Toyota lleva alrededor de 2,04 segundos por pieza, una mejora del 84 por ciento con respecto a hace un siglo, a pesar de que el proceso de ensamblaje se ha disparado en complejidad.

Este es el punto ideal para la robótica: liberar a los humanos de tareas repetitivas y aumentar la eficiencia. La tecnología climática se encuentra en un estado similar al de la industria automotriz temprana. La mayoría de los componentes básicos de la solución climática general ya existen (por ejemplo, generadores de energía solar y eólica, vehículos eléctricos, bombas de calor), pero deben implementarse a escala rápidamente para pasar de 51 mil millones de toneladas de emisiones de gases de efecto invernadero a emisiones netas. cero para 2050. Al hacer lo que mejor saben hacer, los robots pueden desempeñar un papel importante en la aceleración de la lucha contra el cambio climático al permitir economías de escala.

Encontrar oportunidades de robótica climática

Hay muchas oportunidades técnicamente viables en robótica climática que pueden tener un impacto en el clima, pero ¿cómo se encuentra realmente una? La mejor manera es aprender y comprender profundamente el ciclo de vida de una solución climática existente e identificar cómo la automatización puede acelerarla. Pero para cualquier solución climática, es importante estar atento a su impacto climático general: ¿está mitigando o eliminando directamente las emisiones de gases de efecto invernadero, ayudándonos a adaptarnos a los impactos del cambio climático o mejorando nuestra comprensión del clima? El impacto general implica no solo la solución técnica, sino también las fuerzas económicas y políticas que la rodean. Por lo tanto, es importante rastrear la solución a lo largo de todo el ciclo de vida y obtener una imagen completa de los pros y los contras.

Oportunidades de la robótica climática para las energías renovables

El sector de las energías renovables es un gran lugar para buscar oportunidades de robótica climática. Las fuentes de energía como la solar y la eólica ya están costo competitivo en comparación con el combustible fósil. Los robots pueden ayudar a eliminar los cuellos de botella que limitan su expansión.

Comenzando desde la fuente de la cadena de valor de la energía renovable, los robots pueden ayudar a eliminar el cuello de botella laboral para instalar parques solares y eólicos. Por ejemplo, una de las tareas más peligrosas y que consume más tiempo en la construcción de granjas solares es levantar objetos pesados. AES, un gigante de la energía, ha desarrollado un robot de construcción de granjas solares automatizado para resolver este problema. El robot puede instalar automáticamente paneles solares en cimientos preinstalados para evitar que los trabajadores tengan que levantar objetos. También es tres veces más rápido que un humano, y el nuevo diseño solar puede generar el doble de energía solar en el mismo espacio. Este es un gran ejemplo de cómo la navegación autónoma al aire libre y el control de manipuladores de robots aceleran la transición a las energías renovables.

La tecnología de compensación de movimiento de X Laboratory ayuda a aumentar la cantidad de días que se pueden instalar las turbinas eólicas independientemente de las condiciones del viento. Laboratorio X

La construcción de parques eólicos marinos enfrenta un desafío diferente, con instalaciones limitadas de abril a noviembre debido a que las condiciones de viento fuerte en el invierno dificultan las tareas de alta precisión, como la instalación de palas. X Laboratory, una empresa holandesa, ha desarrollado un tecnología de compensación de movimiento para mantener una grúa estable durante el proceso de instalación de las palas, lo que puede aumentar la tolerancia a la velocidad del viento y, por lo tanto, aumentar los días de instalación durante todo el año. Actualmente, el equipo está mejorando la tecnología para compensar las perturbaciones de las olas, de modo que la instalación se pueda realizar en embarcaciones flotantes en lugar de embarcaciones autoelevables, que se encuentran en el fondo del mar. Esto podría potencialmente duplicar la velocidad de construcción. Esta es una aplicación climática creativa y efectiva de control de robot robusto.

Las instalaciones de energía renovable necesitan mantenimiento de rutina para mantenerse eficientes. Con su rápida expansión durante la última década, ha habido una escasez de técnicos de mantenimiento calificados. Por ejemplo, la inspección y reparación de turbinas eólicas en tierra implica colgar a una persona a 150 metros sobre el suelo, lo que solo pueden hacer técnicos bien capacitados en trabajos verticales en cuerda. Muchos operadores de parques eólicos tienen que contratar técnicos de fuera del estado a un alto costo, lo que eleva el costo total de la energía eólica.

Muchas empresas han estado utilizando la automatización para resolver este problema. Empresas como Desatraillar están utilizando drones para acelerar la inspección de palas, mientras aerones ha desarrollado un dron atado sostenido por un sistema de cuerdas que tiene una mayor carga útil y una mejor estabilidad. Esto amplía la gama de tareas desde la inspección hasta la limpieza, el revestimiento y las reparaciones sencillas. A veces, un giro creativo en un robot existente genera un gran impacto.

Los drones atados de Aerones pueden ayudar con el mantenimiento y la inspección de las turbinas eólicas.aerones

Y hay muchas más oportunidades de robótica a lo largo de la cadena de valor de las energías renovables. Las baterías son un amortiguador importante para energía renovable, que varía a lo largo del día. Sin embargo, hay un escasez de minerales críticos para baterías como el litio y el cobalto. Empresas como Metales imposibles están trabajando en robots para recolectar nódulos de mineral del lecho marino para aliviar esta escasez. En el otro extremo del ciclo de vida de la batería, tanto la academia (Laboratorio Nacional de Oak Ridge) y la industria (Robótica elegante) han estado desarrollando robots para reutilizar baterías de vehículos eléctricos retiradas, que aún tienen una capacidad de almacenamiento del 80 por ciento al final de su vida útil y pueden usarse como almacenamiento de energía para edificios. La robótica acelera el proceso y reduce la exposición humana a químicos tóxicos y niveles de alto voltaje.

Cómo puedes ayudar

Manténgase actualizado sobre el panorama de las soluciones climáticas

Para una vista panorámica de las soluciones existentes, Cómo evitar un desastre climático por Bill Gates y Velocidad y escala por John Doerr Ambos son buenos libros para empezar. Disminución del proyecto también ha compilado una lista completa de soluciones climáticas existentes y sus impactos estimados. Manténgase actualizado sobre noticias climáticas siguiendo canales como InsideClimateNoticias. Únase a comunidades climáticas en línea como trabajo sobre el clima para conocer gente de ideas afines y aprender sobre lo que están trabajando.

Únase a un proyecto de investigación o empresa de robótica climática

Si desea contribuir a resolver el cambio climático de manera más directa, puede unirse a una iniciativa existente de robótica climática. Cambio Climático IA es una comunidad activa de investigadores de aprendizaje automático (ML) que trabajan en soluciones climáticas. Climabase tiene una gran bolsa de trabajo de tecnología climática para aquellos que desean hacer una transición profesional. Para descubrir proyectos más relevantes y como complemento desvergonzado, consulta mi blog, laboratorios nirva, para la cobertura de los fundadores e investigadores de la robótica climática. Si eres más un podcaster, Hardware para salvar un planeta entrevista a personas que trabajan en soluciones de hardware para el cambio climático que no se limitan a la robótica.

Empieza algo por tu cuenta

Si está listo para sumergirse en lo más profundo, ¡inicie una empresa o un proyecto de investigación por su cuenta! Puede comenzar comunicándose con profesionales del clima y preguntándoles cómo ampliar las soluciones en las que están trabajando. Trate de comprender completamente sus puntos débiles antes de comenzar a construir cualquier cosa. Si ya existe una solución de robótica para una determinada vertical, ¡no se dé por vencido! Póngase en contacto con los clientes que ya lo están usando y pregúnteles cómo quieren mejorarlo. También pregunte a los clientes que no han comenzado a usarlo y comprenda por qué. Por lo general, habrá muchos segmentos de clientes diferentes dentro de una sola vertical, lo que significa que una mejor alternativa o una solución diferenciada se apoderará de la participación de mercado restante.

El cambio climático es el problema más apremiante de nuestro tiempo, y nos estamos quedando sin tiempo. El Acuerdo de París exige que mantengamos el calentamiento global a no más de 1,5 °C (2,7 °F). Para lograr ese objetivo, debemos reducir nuestras emisiones en un 45 por ciento para 2030 y llegar a cero neto para 2050. Pero todavía estamos lejos de ese objetivo. Mientras tanto, la Ley de Reducción de la Inflación ha brindado impulso para ampliar las soluciones climáticas existentes para alcanzar el objetivo de reducción de carbono.

Roboticistas, ¡no hay mejor momento para trabajar en robótica climática que ahora mismo! Tenemos el superpoder que nos ha llevado a Marte. ¡Aprovechemos este excelente entorno de políticas y usemos nuestras habilidades para acelerar las soluciones climáticas para alcanzar el cero neto a tiempo!

Sherry Chen es la fundadora de laboratorios nirva, una organización que crea conciencia sobre las soluciones de robótica climática y anima a más ingenieros a unirse a este campo. También fue una de las primeras empleadas en Chef Robótica, construyendo robots para tareas repetitivas en cocinas comerciales. Anteriormente, ha construido un barco autónomo premiado para el monitoreo de la calidad del agua, enseñó una entrega de última milla Nuro robot para interactuar de forma segura con los peatones, y publicó un artículo en la planificación interactiva basada en ML para vehículos autónomos mientras investigaba en la Universidad de Pensilvania.